Synthèse de fréquences optiques - Collection mémoires et thèses
Synthèse de fréquences optiques
Mémoire
Hugo Bergeron
Maîtrise en génie électrique
Maître ès sciences (M.Sc.)
Québec, Canada
© Hugo Bergeron, 2016
Résumé
Le présent mémoire traite de la génération de radiation électromagnétique périodique dans
le proche infrarouge. La fréquence d’oscillation optique de cette radiation est référencée à
un ou plusieurs standards de temps-fréquence et peut être changée à volonté. L’instrument
remplissant ces fonctions est appelé synthétiseur de fréquences optiques. Cet instrument serait
très utile dans les applications nécessitant de la lumière à une fréquence bien connue, comme
la spectroscopie, la calibration de sources optiques et d’autres applications en métrologie.
Pour cette raison, un intérêt pour la synthèse de fréquences optiques est déjà présent dans la
communauté scientifique. Ici, un tel instrument est présenté. Ce dernier est basé sur l’usage
d’un laser accordable et d’une ou plusieurs sources de référence. Un peigne de fréquences
optiques est utilisé pour faire le pont entre ces différentes sources. Plus spécifiquement, le
présent mémoire contient une discussion des difficultés que présente la construction d’un tel
instrument. Ces difficultés sont principalement liées à la mesure de la fréquence relative entre
les sources utilisées et le peigne de fréquences. Plusieurs solutions à ces difficultés sont ensuite
proposées. Le tout est suivi par les détails d’une démonstration expérimentale d’un véritable
synthétiseur de fréquences optiques.
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Abstract
This work is about the generation of periodic near-infrared electromagnetic radiation whose
oscillation frequency can be changed at will while being linked to time and frequency stan-
dards. The instrument enabling these functions is called an optical frequency synthesiser.
Such an instrument would be tremendously useful in applications requiring very precise op-
tical frequencies, including spectroscopy, calibration of sources and many other applications
in metrology. For this reason, the scientific community has already shown interest. Here, an
optical frequency synthesiser is presented. The instrument is based on the combination of a
tunable laser, one or many reference sources and an optical frequency comb, the latter being
used to link the sources together. In this work, difficulties associated with the implementation
of such an instrument are discussed. These difficulties are mostly related to the measurement
of the relative frequencies between the sources and the frequency comb. Many solutions to
these difficulties are given, followed by the implementation and performance details of an
actual optical frequency synthesiser.
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