Hydrostaticity and hidden order: effects of experimental conditions on the temperature-pressure phase diagram of URu2Si2

The pressure-dependence of the hidden order phase transition of URu2Si2 is shown to depend sensitively upon the quality of hydrostatic pressure conditions during electrical resistivity measurements. Hysteresis in pressure is demonstrated for two choices of pressure medium: the commonly-used mixture of 1:1 Fluorinert FC70/FC77 and pure FC75. In contrast, no hysteresis is observed when the pressure medium is a 1:1 mixture of n-pentane/isoamyl alcohol, as it remains hydrostatic over the entire studied pressure range. Possible ramifications for the interpretation of the temperature-pressure phase diagram of URu2Si2 are discussed.Comment: 9 pgs, 2 figs, accepted by High Pressure Researc

The GRAVITY+ Project: Towards All-sky, Faint-Science, High-Contrast Near-Infrared Interferometry at the VLTI

The GRAVITY instrument has been revolutionary for near-infrared interferometry by pushing sensitivity and precision to previously unknown limits. With the upgrade of GRAVITY and the Very Large Telescope Interferometer (VLTI) in GRAVITY+, these limits will be pushed even further, with vastly improved sky coverage, as well as faint-science and high-contrast capabilities. This upgrade includes the implementation of wide-field off-axis fringe-tracking, new adaptive optics systems on all Unit Telescopes, and laser guide stars in an upgraded facility. GRAVITY+ will open up the sky to the measurement of black hole masses across cosmic time in hundreds of active galactic nuclei, use the faint stars in the Galactic centre to probe General Relativity, and enable the characterisation of dozens of young exoplanets to study their formation, bearing the promise of another scientific revolution to come at the VLTI.Comment: Published in the ESO Messenge

Revisiting heterodyne mid-infrared interferometry for the imaging of protoplanetary environments

Ce travail de thèse porte sur l'étude des étoiles jeunes et de leur disque protoplanétaire à l'échelle de l'unité astronomique par interférométrie infrarouge. Il inclut à la fois des aspects observationnels et instrumentaux. Dans la partie observationnelle, nous nous concentrons sur les sursauts d'accrétion intervenant dans la formation des étoiles jeunes, à travers l'analyse de 20 ans de données d'observations interferométriques de l'étoile FU Orionis, afin d'apporter des contraintes sur le mécanisme d'instabilité à l'oeuvre dans son disque d'accrétion. Bien que l'interferométrie soit une technique puissante pour contraindre les parties internes des objets jeunes, sa capacité de reconstruction d'images de disques protoplanétaires est encore limitée. Dans la partie instrumentale de ce travail, nous explorons la capacité d'étendre la technique d'interférométrie infrarouge à un grand nombre de télescopes et des lignes de bases kilométriques dans le moyen-infrarouge, comme proposé dans le cadre de l'initiative internationale "Planet Formation Imager" (PFI). Dans cette perspective, la technique d'interferométrie hétérodyne présente un potentiel intéressant, malgré ses limites de sensibilité intrinsèque. Dans ce travail, nous proposons de revoir l'architecture d'un système interferométrique hétérodyne à la lumière des récents progrès dans le domaine des technologies moyen-infarouge. D'un point de vue théorique, nous analysons les performances en sensibilité attendues d'un système intégrant ces progrès techniques récents, et proposons de clarifier les limites de sensibilité fondamentales de cette technique dues au bruit quantique inhérent à ce schéma de détection. Parmi les différents défis technologiques de l'interferométrie hétérodyne, nous proposons d'aborder le problème de la limitation en bande-passante et de corrélation d'un grand nombre de signaux radio-fréquences (RF) à large bande passante, en introduisant l'utilisation d'un schéma de corrélation analogique photonique. Nous commençons par décrire le fonctionnement et l'implémentation d'un corrélateur analogique (double-sideband) simple. Nous présentons ensuite l'extension de ce concept à un corrélateur multi-délai de signaux RFs à grande bande passante, reposant sur une architecture de boucle à décalage de fréquence bi-directionnelle. Dans une dernière partie, nous présentons l'implémentation d'un démonstrateur de laboratoire à 10μm dédié à la validation de la chaîne complète de détection et de corrélation proposée dans cette thèse. Pour finir, nous décrivons le concept d'un instrument pouvant combiner les 8 télescopes de l'interferomètre du Very Large Telescope (VLTI) à 10μm. Nous discutons l'application potentielle de ce concept à l'imagerie d'étoiles jeunes brillantes, et les implications de ce concept dans la perspective d'un grand interferomètre destiné à l'imagerie de la formation planétaire tel que le Planet Formation Imager.This thesis work focuses on the study at the astronomical scale of young stars and their protoplanetary disks with infrared interferometry. This work includes both observational and instrumental aspects. In the observational part, we focus on the accretion outburst occuring in the formation of young stars through a temporal monitoring of FU Orionis with 20 years of near-infrared interferometric data, in order to put constraints on the instability mechanisms at play in the disk. Although infrared interferometry is a powerful technique to constrain the structure of the inner region of young objects, its capability to perform complete image reconstruction of protoplanetary disk is still limited. In the instrumental part of this work, we explore the extension of infrared interferometers to the recombination of a large number of telescopes and kilometric baselines in the mid-infrared, such as proposed in the framework of the Planet Formation Imager (PFI) initiative. In this perspective, infrared heterodyne interferometry represents a potential interesting technology, despite its lower sensitivity. In this work, we propose the revisit the architecture of an infrared heterodyne interferometric system at the light of the recent progresses in the field of mid-infrared technologies. On a theoretical level, we analyze the sensitivity performances of a interferometer integrating these recent progresses, and clarify the fundamental limitations in sensitivity due to the intrinsic quantum noise of this technique. Among the different technological challenges of heterodyne interferometry, we propose to address the problem of bandwidth limitation and of the correlation of a large number of wideband radiofrequency signals by introducing the use of analog photonic correlation. We describe the principles and the experimental demonstration of a simple, double-sideband analog correlator. We then present the extension of this concept to a wideband multi-delay correlator for RF signal processing based on a bidirectional fiber frequency shifting loop. In a last part, we present the preliminary implementation of a laboratory demonstrator at 10μm dedicated to the validation of the complete detection and correlation chain devised in this thesis. Finally, based on the scalability of this technique, we describe the concept of a technological pathfinder combining the 8 telescopes of the Very Large Telescopes Interferometer (VLTI) at 10μm. We discuss its potential application to the imaging of bright young stars and its implication in the perspective of a PFI

Interférométrie hétérodyne moyen-infrarouge pour l'imagerie des environnements protoplanétaires

This thesis work focuses on the study at the astronomical scale of young stars and their protoplanetary disks with infrared interferometry. This work includes both observational and instrumental aspects. In the observational part, we focus on the accretion outburst occuring in the formation of young stars through a temporal monitoring of FU Orionis with 20 years of near-infrared interferometric data, in order to put constraints on the instability mechanisms at play in the disk. Although infrared interferometry is a powerful technique to constrain the structure of the inner region of young objects, its capability to perform complete image reconstruction of protoplanetary disk is still limited. In the instrumental part of this work, we explore the extension of infrared interferometers to the recombination of a large number of telescopes and kilometric baselines in the mid-infrared, such as proposed in the framework of the Planet Formation Imager (PFI) initiative. In this perspective, infrared heterodyne interferometry represents a potential interesting technology, despite its lower sensitivity. In this work, we propose the revisit the architecture of an infrared heterodyne interferometric system at the light of the recent progresses in the field of mid-infrared technologies. On a theoretical level, we analyze the sensitivity performances of a interferometer integrating these recent progresses, and clarify the fundamental limitations in sensitivity due to the intrinsic quantum noise of this technique. Among the different technological challenges of heterodyne interferometry, we propose to address the problem of bandwidth limitation and of the correlation of a large number of wideband radiofrequency signals by introducing the use of analog photonic correlation. We describe the principles and the experimental demonstration of a simple, double-sideband analog correlator. We then present the extension of this concept to a wideband multi-delay correlator for RF signal processing based on a bidirectional fiber frequency shifting loop. In a last part, we present the preliminary implementation of a laboratory demonstrator at 10μm dedicated to the validation of the complete detection and correlation chain devised in this thesis. Finally, based on the scalability of this technique, we describe the concept of a technological pathfinder combining the 8 telescopes of the Very Large Telescopes Interferometer (VLTI) at 10μm. We discuss its potential application to the imaging of bright young stars and its implication in the perspective of a PFI.Ce travail de thèse porte sur l'étude des étoiles jeunes et de leur disque protoplanétaire à l'échelle de l'unité astronomique par interférométrie infrarouge. Il inclut à la fois des aspects observationnels et instrumentaux. Dans la partie observationnelle, nous nous concentrons sur les sursauts d'accrétion intervenant dans la formation des étoiles jeunes, à travers l'analyse de 20 ans de données d'observations interferométriques de l'étoile FU Orionis, afin d'apporter des contraintes sur le mécanisme d'instabilité à l'oeuvre dans son disque d'accrétion. Bien que l'interferométrie soit une technique puissante pour contraindre les parties internes des objets jeunes, sa capacité de reconstruction d'images de disques protoplanétaires est encore limitée. Dans la partie instrumentale de ce travail, nous explorons la capacité d'étendre la technique d'interférométrie infrarouge à un grand nombre de télescopes et des lignes de bases kilométriques dans le moyen-infrarouge, comme proposé dans le cadre de l'initiative internationale "Planet Formation Imager" (PFI). Dans cette perspective, la technique d'interferométrie hétérodyne présente un potentiel intéressant, malgré ses limites de sensibilité intrinsèque. Dans ce travail, nous proposons de revoir l'architecture d'un système interferométrique hétérodyne à la lumière des récents progrès dans le domaine des technologies moyen-infarouge. D'un point de vue théorique, nous analysons les performances en sensibilité attendues d'un système intégrant ces progrès techniques récents, et proposons de clarifier les limites de sensibilité fondamentales de cette technique dues au bruit quantique inhérent à ce schéma de détection. Parmi les différents défis technologiques de l'interferométrie hétérodyne, nous proposons d'aborder le problème de la limitation en bande-passante et de corrélation d'un grand nombre de signaux radio-fréquences (RF) à large bande passante, en introduisant l'utilisation d'un schéma de corrélation analogique photonique. Nous commençons par décrire le fonctionnement et l'implémentation d'un corrélateur analogique (double-sideband) simple. Nous présentons ensuite l'extension de ce concept à un corrélateur multi-délai de signaux RFs à grande bande passante, reposant sur une architecture de boucle à décalage de fréquence bi-directionnelle. Dans une dernière partie, nous présentons l'implémentation d'un démonstrateur de laboratoire à 10μm dédié à la validation de la chaîne complète de détection et de corrélation proposée dans cette thèse. Pour finir, nous décrivons le concept d'un instrument pouvant combiner les 8 télescopes de l'interferomètre du Very Large Telescope (VLTI) à 10μm. Nous discutons l'application potentielle de ce concept à l'imagerie d'étoiles jeunes brillantes, et les implications de ce concept dans la perspective d'un grand interferomètre destiné à l'imagerie de la formation planétaire tel que le Planet Formation Imager

Interférométrie hétérodyne moyen-infrarouge pour l'imagerie des environnements protoplanétaires

This thesis work focuses on the study at the astronomical scale of young stars and their protoplanetary disks with infrared interferometry. This work includes both observational and instrumental aspects. In the observational part, we focus on the accretion outburst occuring in the formation of young stars through a temporal monitoring of FU Orionis with 20 years of near-infrared interferometric data, in order to put constraints on the instability mechanisms at play in the disk. Although infrared interferometry is a powerful technique to constrain the structure of the inner region of young objects, its capability to perform complete image reconstruction of protoplanetary disk is still limited. In the instrumental part of this work, we explore the extension of infrared interferometers to the recombination of a large number of telescopes and kilometric baselines in the mid-infrared, such as proposed in the framework of the Planet Formation Imager (PFI) initiative. In this perspective, infrared heterodyne interferometry represents a potential interesting technology, despite its lower sensitivity. In this work, we propose the revisit the architecture of an infrared heterodyne interferometric system at the light of the recent progresses in the field of mid-infrared technologies. On a theoretical level, we analyze the sensitivity performances of a interferometer integrating these recent progresses, and clarify the fundamental limitations in sensitivity due to the intrinsic quantum noise of this technique. Among the different technological challenges of heterodyne interferometry, we propose to address the problem of bandwidth limitation and of the correlation of a large number of wideband radiofrequency signals by introducing the use of analog photonic correlation. We describe the principles and the experimental demonstration of a simple, double-sideband analog correlator. We then present the extension of this concept to a wideband multi-delay correlator for RF signal processing based on a bidirectional fiber frequency shifting loop. In a last part, we present the preliminary implementation of a laboratory demonstrator at 10μm dedicated to the validation of the complete detection and correlation chain devised in this thesis. Finally, based on the scalability of this technique, we describe the concept of a technological pathfinder combining the 8 telescopes of the Very Large Telescopes Interferometer (VLTI) at 10μm. We discuss its potential application to the imaging of bright young stars and its implication in the perspective of a PFI.Ce travail de thèse porte sur l'étude des étoiles jeunes et de leur disque protoplanétaire à l'échelle de l'unité astronomique par interférométrie infrarouge. Il inclut à la fois des aspects observationnels et instrumentaux. Dans la partie observationnelle, nous nous concentrons sur les sursauts d'accrétion intervenant dans la formation des étoiles jeunes, à travers l'analyse de 20 ans de données d'observations interferométriques de l'étoile FU Orionis, afin d'apporter des contraintes sur le mécanisme d'instabilité à l'oeuvre dans son disque d'accrétion. Bien que l'interferométrie soit une technique puissante pour contraindre les parties internes des objets jeunes, sa capacité de reconstruction d'images de disques protoplanétaires est encore limitée. Dans la partie instrumentale de ce travail, nous explorons la capacité d'étendre la technique d'interférométrie infrarouge à un grand nombre de télescopes et des lignes de bases kilométriques dans le moyen-infrarouge, comme proposé dans le cadre de l'initiative internationale "Planet Formation Imager" (PFI). Dans cette perspective, la technique d'interferométrie hétérodyne présente un potentiel intéressant, malgré ses limites de sensibilité intrinsèque. Dans ce travail, nous proposons de revoir l'architecture d'un système interferométrique hétérodyne à la lumière des récents progrès dans le domaine des technologies moyen-infarouge. D'un point de vue théorique, nous analysons les performances en sensibilité attendues d'un système intégrant ces progrès techniques récents, et proposons de clarifier les limites de sensibilité fondamentales de cette technique dues au bruit quantique inhérent à ce schéma de détection. Parmi les différents défis technologiques de l'interferométrie hétérodyne, nous proposons d'aborder le problème de la limitation en bande-passante et de corrélation d'un grand nombre de signaux radio-fréquences (RF) à large bande passante, en introduisant l'utilisation d'un schéma de corrélation analogique photonique. Nous commençons par décrire le fonctionnement et l'implémentation d'un corrélateur analogique (double-sideband) simple. Nous présentons ensuite l'extension de ce concept à un corrélateur multi-délai de signaux RFs à grande bande passante, reposant sur une architecture de boucle à décalage de fréquence bi-directionnelle. Dans une dernière partie, nous présentons l'implémentation d'un démonstrateur de laboratoire à 10μm dédié à la validation de la chaîne complète de détection et de corrélation proposée dans cette thèse. Pour finir, nous décrivons le concept d'un instrument pouvant combiner les 8 télescopes de l'interferomètre du Very Large Telescope (VLTI) à 10μm. Nous discutons l'application potentielle de ce concept à l'imagerie d'étoiles jeunes brillantes, et les implications de ce concept dans la perspective d'un grand interferomètre destiné à l'imagerie de la formation planétaire tel que le Planet Formation Imager

Experimental demonstration of a crossed cubes nuller for coronagraphy and interferometry

International audienceIn this communication we present the first experimental results obtained on the Crossed-cubes nuller (CCN), that is a new type of Achromatic phase shifter (APS) based on a pair of crossed beamsplitter cubes. We review the general principle of the CCN, now restricted to two interferometric outputs for achieving better performance, and describe the experimental apparatus developed in our laboratory. It is cheap, compact, and easy to align. The results demonstrate a high extinction rate in monochromatic light and confirm that the device is insensitive to its polarization state. Finally, the first lessons from the experiment are summarized and discussed in view of future space missions searching for extrasolar planets located in the habitable zone, either based on a coronagraphic telescope or a sparse-aperture nulling interferometer

Multi-delay photonic correlator for wideband RF signal processing

International audienceCorrelation of radio-frequency (RF) signals is a fundamental operation in many fields such as information processing, detection, and imaging techniques at large. Because of the intrinsic limitations of electronic techniques, standard digital correlators, which rely on the acquisition of signals and their processing, become very complex to implement for the real-time analysis of signals whose bandwidth exceeds a few hundred MHz. On the other hand, analog correlators are limited by the performances of RF components. In this paper, we report the proof-of-concept of a correlator architecture based on a simple photonic platform, suitable for analog wideband RF signal processing. The concept, based on multi-heterodyne interferometry, gives access in real time to the entire correlation function of two signals by computing the cross correlation coefficients for 200 values of their relative delay simultaneously. The time-delay step can be adjusted from a few ns down to a few ps, enabling us to process signals with MHz to multi-GHz bandwidth. We have applied this architecture to the localization of RF transmitters by time difference of arrival (TDoA) and obtained a precision close to 10 ps for a 100 ms integration time. This concept is expected to find practical applications in various domains, from radar and electronic warfare to telecommunications, imaging, and radio-astronomy

Bi-directional frequency shifting loops for real-time processing of broadband RF signals

International audienceAnalog photonic techniques can perform better than conventional digital electronics, which have significant limitations when it comes to processing fast RF signals on the fly. We show that a simple architecture, based bi-directional frequency-shifting loop, makes possible calculate in real time cross-correlation function of two broadband for about 200 values their delay simultaneously. Additionally, our architecture also enables spectral analysis with 16 GHz instantaneous bandwidth, 100 % probability interception, and detection electronics below 10 MSa/s

Multi-delay real-time photonic correlator for broadband RF signal processing

International audienceStandard digital correlators, which rely on the acquisition of signals and their processing, are intrinsically limited by the clock jitter of the analog-to-digital converters, and by the processing capabilities in real time of digital electronics. Here, we demonstrate a novel analog correlator architecture based on a simple photonic platform, suitable for wideband RF signal processing. The system gives access in real time to the entire correlation function of two signals by computing the cross correlation coefficients for 200 values of their relative delay simultaneously. The time-delay step can be adjusted from a few ns down to a few ps, enabling us to process signals with MHz to multi-GHz bandwidth. The system, based on a frequency shifting loop, can find applications in radar, electronic warfare, imaging, and radio-astronomy