Fontaine atomique double de césium et de rubidium avec une ...

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Chapitre 1. Principe de fonctionnement
d’une fontaine atomique
tel-00319950, version 1 - 9 Sep 2008
Fig. 1.1 – Principe de fonctionnement d’une horloge atomique.
Le schéma de principe d’une horloge atomique est présenté Fig. 1.1. La
fréquence ν d’un oscillateur macroscopique est asservie sur la fréquence ν at
de la transition atomique. Le signal utile de l’horloge est celui délivré par
l’oscillateur macroscopique asservi. L’oscillateur macroscopique est dans la
plupart des cas un oscillateur à résonateur en quartz. Plus récemment, ont
été développés des oscillateurs cryogéniques à résonateur en saphir [8], ou des
oscillateurs reposant sur des cavités optiques ultra-stables.
Sur ce principe général, de nombreux types d’horloges peuvent être construits,
vu la quantité de transitions atomiques exploitables. Historiquement,
l’atome de césium 133 s’est vite présenté comme un candidat idéal pour son
abondance naturelle et sa facilité de manipulation, avec une transition hyperfine
dans le domaine micro-onde, accessible du point de vue technologique
dans les années 1950, débuts de la métrologie du temps atomique. Au fil des
développements, les horloges au césium se sont imposées en termes de fiabilité.
Ainsi en 1967, l’unité de temps a été redéfinie comme 9 192 631 770
oscillations de Bohr de la transition hyperfine du niveau fondamental de
l’atome de césium 133 non perturbé, faisant alors des horloges au césium des
étalons primaires de fréquence. Cependant, par la suite, l’atome de césium
a montré ses limites, ce qui a légitimé le développement d’horloges reposant