Interferometric Gravitational Wave Detection

DoctoralGravitational waves are deformations of space-time. The beating of the local clock of an inertial observer with the time given by photons travelling between two points is sensitive to these waves. Actual instruments consists in Michelson interferometers with Fabry-Perot cavities in the arms. The thermal noise of the mirror suspensions and of the mirror bulks limit the spectral density of the resolution in the 10 Hz - 200 Hz range; the detected shot noise is the resolution limit in the 200 Hz - 10 kHz range. We give the status of actual interferometers. Advanced detectors, in operation in the next decade, open new technical challenges

Les Lasers stabilisés

National audienceLes lasers stabilisés en fréquence sont les outils de métrologie qui transfèrent les meilleures exactitudes et/ou précisions. Une modélisation linéaire du circuit d’asservissement permet de prévoir les performances de bruits. Nous insisterons sur la conception du correcteur pour exploiter de bonnes références. Nous montrerons le rôle de la stabilisation de fréquence du laser dans l’interféromètre de détection d’ondes gravitationnelles Virgo et dans la génération optique d’ondes submillimétriques à bas bruit de phase

PHOTOMÉLANGE POUR LA GÉNÉRATION D’ONDES HYPERFRÉQUENCES À MILLIMÉTRIQUES : FORMULAIRE

Le battement de deux porteuses optiques continues et cohérentes sur une photodiode crée un signal électromagnétique guidé à la différence des fréquences optiques. Ce document, sans prétendre à aucune originalité, vise à fixer les équations et les ordres de grandeurs des puissances continues et alternatives détectées, en comparaison à des seuils de bruit thermique ou de bruit équivalent (NEP, Noise Equivalent Power). On en déduit les bruits minimaux de phase et d’amplitude de l’onde émise

Bruit des lasers dans la génération optique d'ondes submillimétriques pour la spectroscopie

National audienceLe photomélange de deux porteuses optiques sur une photodiode UTC peut fournir une source très accordable. Nous montrons la stabilisation de deux diodes fibrées sur un résonateur optique lui-même fibré, en polarisations orthogonales, avec une électronique dédiée pour contrôler le bruit de fréquence important. Avec les diodes choisies, la source millimétrique/submillimétrique est accordable de 0 à 500 GHz. Nous montrons la densité spectrale des battements de 2 à 92 GHz, correspondant à une excursion de fréquence quadratique moyenne de 100 kHz et une largeur de raie de 30 Hz. Nous montrons par des simulations des mesures peu perturbées par le bruit de phase en spectrométrie moléculaire entre 100 GHz et 1 THz de raies de largeur de 100 kHz, ordre de grandeur de la largeur Doppler de molécules de masse d’une centaine de g/mol lorsqu’elles sont à pression réduite

Modèle de la réponse temporelle de la dispersion chromatique

National audienceNous proposons un modèle numérique de fonction de transfert en z d’un milieu dispersif (fibre, milieux gazeux dense) pour l’enveloppe temporelle (modulations de phase et d’amplitude) de porteuses optiques ou hyperfréquence. Les modélisations existantes (FFT, filtre à réponse impulsionnelle finie, transformée bilinéaire) sont insuffisantes pour des signaux contenant des bruits colorés ou même ne reproduisent pas la dispersion voulue. À partir de développements de Padé des fonctions exponentielle et logarithme, nous obtenons une fonction de transfert sous forme de fraction rationnelle. Les pôles instables sont traités par retournement temporel. Le modèle est étudié pour un objectif de modulation en quadrature à haut débit sur de longues fibres, par exemple plusieurs centaines de mètres de fibre SMF à 2*28 Gb/s en QAM

Verrouillage électronique d'une diode laser DFB très accordable sur une cavité Fabry-Perot

National audienceNous montrons un verrouillage tout électrique de la fréquence optique d’une diode laser DFB (Distributed Feedback Laser diode) à 1545 nm accordable sur 7 nm, sur une cavité Fabry-Perot (FP) fibrée. Un asservissement de 7 MHz de bande passante et une suppression de bruit de fréquence jusqu’à 10 Hz/√Hz à 100 Hz dans le signal d’erreur ont été démontrés. Ce laser stabilisé sera un élément d’une source compacte d’onde continue millimétrique ou sub-millimétrique à bas bruit de phase. Pour avoir des sources compactes, sans alignement et accordables, nous avons choisi des lasers commerciaux DFB (EBLANA) de 650 kHz de largeur de raie et une cavité FP fibrée de largeur de raie de 15,5 MHz avec un intervalle spectral libre de 10 GHz

COUPLAGE NON LINÉAIRE PHASE-AMPLITUDE DANS LES RÉSONATEURS

National audienc

Towards optical fibre synthesis of millimeter waves

International audienceTowards an optical synthesis of low phase noise continuous millimeter waves in a compact and an all-fiber system, we present the all-electrical locking of the optical frequency of a distributed feedback laser (DFB) diode at 1549 nm tunable over 2 nm, on a fibered Fabry-Perot (FP) cavity. We demonstrate a 6 MHz servo bandwidth and a frequency noise suppression down to 3.10^-1 Hz/√Hz at 80 kHz carrier offset frequency in the error signal. Furthermore, we use a Brillouin fiber laser in order to refine the stabilized laser linewidth and we then demonstrate a frequency noise suppression down to 4 Hz/√Hz at 1 MHz offset frequency, limited by the phase noise floor of the measurement instrument

Dual frequency laser with two continuously and widely tunable frequencies for optical referencing of GHz to THz beatnotes

International audienceA dual-frequency 1.55 μm laser for CW low noise microwave, millimeter and sub millimeter wave synthesis is demonstrated, where frequency stabilization is possible on each wavelength independently. The solid state Er:Yb laser output power is 7 mW. The amplitude noise is −150 dBc/Hz at 1 MHz offset frequency. In free running regime, the frequency noise is 3.10^5/f Hz/sqrt(Hz) (800 Hz on a 1μs timescale), better than commercial fibered or semi-conductor sources at this wavelength

Open challenges for Machine Learning based Early Decision-Making research

More and more applications require early decisions, i.e. taken as soon as possible from partially observed data. However, the later a decision is made, the more its accuracy tends to improve, since the description of the problem to hand is enriched over time. Such a compromise between the earliness and the accuracy of decisions has been particularly studied in the field of Early Time Series Classification. This paper introduces a more general problem, called Machine Learning based Early Decision Making (ML-EDM), which consists in optimizing the decision times of models in a wide range of settings where data is collected over time. After defining the ML-EDM problem, ten challenges are identified and proposed to the scientific community to further research in this area. These challenges open important application perspectives, discussed in this paper