Frequency stability measurements of ultra-stable BVA Oscillators

International audienceThe aim of this paper is to present the performances of the instruments developed for the measurement of 5 MHz ultra-stable resonators, before and after being integrated in an oscillator and then measured as an oscillator. The chosen resonator has an estimated stability of several 10-14. Intrinsic noise floor of these benches are about 7 to 8.10-15

Experimental study of work fluctuations in a harmonic oscillator

The work fluctuations of a harmonic oscillator in contact with a thermostat and driven out of equilibrium by an external force are studied experimentally. For the work both the transient and stationary state fluctuation theorems hold. The finite time corrections are very different from those of a first order Langevin equation. The heat and work fluctuations are studied when a periodic forcing is applied to the oscillator. The importance of the choice of the ''good work'' to compute the free energy from the Jarzinsky equality is discussed

Oscillateur Optoélectronique à Base de Résonateur à Mode de Galerie à Très Fort Facteur de Qualité

National audienceLes sources de fréquences à haute pureté spectrale ont toujours fait l'objet d'intenses travaux de recherches compte tenu de leur importance dans plusieurs domaines d'applications. En effet, des telles sources sont largement utilisées dans les systèmes de communications, les radars, les satellites, la métrologie temps-fréquence et dans différentes autres applications où un signal électromagnétique est généré, reçu et traité. Une solution élégante utilisant l'optique pour stabiliser un oscillateur microonde a été démontrée il y une vingtaine d'années [1]. Cette solution, baptisée oscillateurs optoélectroniques (OEO), consiste en l'utilisation d'un élément de retard optique (ex. ligne à retard optique, résonateur optique, etc.) afin de montée en facteur de qualité dans le système de génération de fréquence. En utilisant cette architecture d'OEO avec une ligne à retard optique de 16km de longueur, un signal microonde à 10 GHz ayant un niveau de bruit de phase de -163 dBc/Hz à 7KHz de la porteuse a été démontré [2] [3]. Malgré ces résultats, l'OEO basé sur une ligne à retard optique reste volumineux et difficile à stabiliser thermiquement et mécaniquement. L'idée de remplacer la ligne à retard optique par un résonateur optique a permis de réduire considérablement la taille de l'OEO [2]. On peut notamment citer les mini-résonateurs optiques à mode de galerie (WGM) ayant des diamètres millimétriques et permettant d'atteindre des facteurs de qualité optiques (QOpt) au-delà de 10 9 [3-6]. Actuellement, différentes études théoriques et expérimentales sont menées dans notre laboratoire afin d'améliorer les performances d'un OEO stabilisé sur des résonateurs WGM fabriqués dans notre laboratoire (voir Figure 1). Ces études nous ont permis jusqu'au là de démontrer des niveaux de bruit de phase de l'ordre de -93dBc/Hz et de -90dBc/Hz à une fréquence d'offset de 10kHz de deux porteuses microondes à 6.35 GHz et 12.7GHz respectivement [7]. Ces résultats sont très encourageants et nous visons actuellement d'atteindre des niveaux de bruit plus faibles. Nos études d'amélioration des performances de l'OEO sont aujourd'hui menées sur trois principaux axes: le procès de fabrication des résonateurs WGM avec divers matériaux optiques (CaF2, MgF2, BaF2, LiF etc.) pour la montée en facteur de qualité, le système de couplage de l'onde optique au résonateur et finalement le système stabilisation type Pound-Drever-Hall de la longueur d'onde du laser sur un résonateur optique [9]. Ces études, une fois validées, devraient nous permettre de démontrer un OEO avec des performances à l'état de l'art

Etude numérique de l'influence de la structure de dépendance des valeurs propres en synthèse modale probabiliste

Ce travail a pour cadre la détermination de fonctions de réponse en fréquence (FRF) par synthèse modale. La modélisation probabiliste des paramètres d'entrée du modèle conduit à un problème aux valeurs propres aléatoires. Nous nous intéressons à la représentation de la structure de dépendance entre les valeurs propres et son influence sur la densité de probabilité de la FRF . Cette structure de dépendance est modélisée par une copule identifiée à partir de simulations de Monte-Carlo. En adaptant les travaux de C. Heinkelé au cas de l'amortissement critique, nous obtenons les expressions analytiques des densités de probabilité de la FRF d'un oscillateur harmonique. Nous utilisons ces résultats afin d'exprimer la densité jointe d'un vecteur de N oscillateurs connaissant la loi jointe des N premières valeurs propres du système

Conception et optimisation d’un synthétiseur de fréquence pour les communications mobiles sur GSM

Cet article décrit la simulation et la conception d'un synthétiseur de fréquence destiné pour les applications des communications mobiles sur GSM. Dans ce travail, nous discutons les effets du bruit de phase dans chaque composant dans le circuit et les raies de référence sur les performances du système. Une évaluation précise du filtre de boucle est nécessaire afin d’optimiser les performances du circuit en trouvant un compromis entre le temps du changement de la fréquence (PLL lockup time) et les raies de référence.Mots-clés : PLL, GSM, synthétiseur de fréquence, bruit de phase

Bruit des oscillateurs et des résonateurs à quartz

Un des problèmes qui se posent au concepteur des oscillateurs à quartz de haute stabilité est le bruit propre des résonateurs. Nous effectuons tout d'abord une brève description des principaux mécanismes susceptibles d'affecter la stabilité des oscillateurs et des résonateurs à quartz. Ensuite sont explicitées les grandeurs mises en jeu dans la métrologie des fréquences : la densité spectrale de bruit de phase dans le domaine spectral et la variance d'Allan dans le domaine temporel. Enfin nous présentons l'instrumentation utilisée et développée pour la mesure du bruit des oscillateurs en général et des résonateurs en particulier