Développement d'un laser stabilisé sur une cavité Fabry-Perot (H/F)

Résumé : Les lasers ultra-stables sont au c?ur de nombreux instruments scientifiques permettant des mesures de précision : la spectroscopie atomique, la diffusion des références de temps et de fréquences par fibre optique, la détection d'ondes gravitationnelles et la recherche de matière noire. Actuellement, leurs performances atteignent des stabilités relatives de fréquence de l'ordre de 10-16 à 1 seconde d'intégration, cependant elles restent insuffisantes pour bon nombre d'applications. Pour dépasser les limites actuelles, l'offre proposée consiste à étudier le plus finement possible le comportement d'une cavité Fabry-Pérot à 1 K, qui sera utilisée pour stabiliser en fréquence un laser.
Une cavité Fabry-Perot est constituée de deux miroirs alignés avec précision en regard l'un de l'autre. Si l'on parvient à limiter les fluctuations de longueur de la cavité, elle forme un très bon étalon de longueur. Cette stabilité relative de longueur est ensuite transférée à la fréquence relative du laser asservi sur une résonance de la cavité. Toute la difficulté de la conception d'une cavité ultra-stable réside donc dans la grande stabilité dimensionnelle de la cavité et son immunité face aux perturbations extérieures. Afin de limiter ce bruit de longueur, les miroirs de la cavité sont collés à une cale d'espacement ultra-rigide. La contribution du bruit thermique au bruit de longueur est également minimisée en refroidissant la cavité à des températures cryogéniques [1].

Durant ce post-doc, le c?ur du dispositif sera une cavité Fabry-Perot en silicium mono-cristallin, déjà réalisée et disponible. La cavité est installée dans un cryogénérateur à dilution afin de rendre l'expansion thermique de la cale d'espacement négligeable. Le cryogénérateur, la cavité, l'enceinte à vide et les boucliers thermiques permettant de bloquer le rayonnement provenant de l'extérieur sont déjà fabriqués et opérationnels.
Toutefois, la connaissance des conductions thermiques des matériaux à si basse température est mal connue, et le projet comporte une nette dimension exploratoire. D'autres effets dégradant la stabilité en fréquence du laser [2], comme les vibrations, les fluctuations de puissance laser ou encore la modulation d'amplitude résiduelle qui dégrade la qualité de l'asservissement du laser sur la cavité [3] sont à caractériser.

En résumé, au cours de ce post-doc, le ou la candidat-e aura l'occasion de :
- refroidir une cavité cryogénique à quelques centaines de millikelvins, ce qui représente un véritable défi et une rupture majeure en métrologie des fréquences optiques,
- développer une référence de fréquence ultra-stable locale, en quantifiant les effets parasites (vibrations, modulation d'amplitude résiduelle, fluctuations de puissance laser).

Le ou la candidat-e intégrera l'équipe OHMS du département Temps-Fréquence de FEMTO-ST. Il ou elle doit porter un intérêt majeur pour les mesures de haute précision, présenter du savoir-faire en optique, électronique et instrumentation. Des connaissances en conception mécanique et en thermique sont un véritable atout. La personne recrutée évoluera au sein d'une équipe composée de chercheurs, ingénieurs et techniciens, et disposera du soutien des services électronique, mécanique et informatique de l'Institut FEMTO-ST et de l'infrastructure d'excellence OSCILLATOR-IMP dédiée à la métrologie temps-fréquence. Enfin, la personne recrutée présentera ses travaux dans des conférences internationales et visera à la publication de ces travaux dans des revues internationales.

Horaires : 38H30 Travail en journée

Formations

Bac+5 et plus ou équivalents - Exig?

Compétences

• Sciences de l'univers - Souhaité
• Sciences et techniques de l'ingénieur - Souhaité
• Présenter et diffuser les résultats des études réalisées - Souhaité
• Conduire des travaux d'études et de recherche - Souhaité
• Concevoir et gérer un projet - Souhaité

Langues

Anglais - Souhait?

Qualités professionnelles

Capacité à travailler et à se coordonner avec les autres au sein de l'entreprise pour réaliser les objectifs fixés.
Capacité à prendre en charge son activité sans devoir être encadré de façon continue (le cas échéant, à solliciter les autres acteurs de l'entreprise).
Capacité à planifier, prioriser, anticiper des actions, en tenant compte des moyens, des ressources, des objectifs et du calendrier pour les réaliser.
Rémunération environ 2300€ net