Proof-of-principle demonstration of vertical gravity gradient measurement using a single proof mass double-loop atom interferometer

We demonstrate a proof-of-principle of direct Earth gravity gradient measurement with an atom interferometer-based gravity gradiomter using a single proof mass of cold 87 rubidium atoms. The atomic gradiometer is implemented in the so-called double-loop configuration, hence providing a direct gravity gradient dependent phase shift insensitive do DC acceleration and constant rotation rate. The atom interferometer (AI) can be either operated as a gravimeter or a gradiomter by simply adding an extra Raman $\pi$-pulse. We demonstrate gravity gradient measurements first using a vibration isolation platform and second without seismic isolation using the correlation between the AI signal and the vibration signal measured by an auxilliary classical accelerometer. The simplicity of the experimental setup (a single atomic source and unique detection) and the immunity of the AI to rotation-induced contrast loss, make it a good candidate for onboard gravity gradient measurements.Comment: 11 pages, 7 figure

Zero-velocity atom interferometry using a retroreflected frequency chirped laser

International audienceAtom interferometry using stimulated Raman transitions in a retroreflected configuration is the first choice in high-precision measurements because it provides low phase noise, a high-quality Raman wave front, and a simple experimental setup. However, it cannot be used for atoms at zero velocity because two pairs of Raman lasers are simultaneously resonant. Here we report a method which allows this degeneracy to be lifted by using a frequency chirp on the Raman lasers. Using this technique, we realize a Mach-Zehnder atom interferometer hybridized with a force balanced accelerometer which provides horizontal acceleration measurements with a short-term sensitivity of 3.2×10−5ms−2/Hz. This technique could be used for multiaxis inertial sensors, tiltmeters, or atom interferometry in a microgravity environment

Développement expérimental d’un capteur inertiel multi-axe à atomes froids hybride embarquable

This work focuses on the development of a cold-atom inertial sensor measuring the gravity, the vertical gravity gradient and the horizontal acceleration, by choosing technologies enabling to obtain an onboard and hybrid inertial sensor. The experimental setup generates a cold atom cloud of 87Rb, allows vertical et horizontal interferometry sequences using retroreflected contrapropagating stimulated Raman transitions, and allows a maximum free fall distance of 20 cm. The sensitivity obtained for the measurement of the gravity is 68 microGal/VHz and the optimal resolution reached 1,4 microGal after 6000 s of integration. The four-pulses interferometry sequence has been used for the measurement of the vertical gravity gradient. The sensitivity and the systematics have been studied. Our measurement, extrapolated with a sensor allowing 1 meter free fall and limited by quantum projection noise, could reach a sensitivity of 13 E/VHz, competitive with state of the-art. This method could be used for the measurement of rotations in an onboard inertiel sensor. A measurement of horizontal acceleration using simple diffraction interferometer with horizontal retroreflected contrapropagation stimulated Raman transitions. To lift the degeneracy of the two Raman transitions in the horizontal axis with zero-velocity atoms, we chirp the frequency of the Raman beam. It allows us to realize a Mach-Zehnder atom interferometer to measure the horizontal acceleration.Ce manuscrit présente le développement expérimental d’un capteur inertiel à atomes froids mesurant l’accélération de pesanteur, la composante verticale du gradient de gravité et l’accélération horizontale, en choisissant des technologies qui permettent d’obtenir un capteur inertiel embarquable et hybridé avec des capteurs classiques. Le dispositif expérimental permet d’effectuer des séquences d’interférométrie verticales et horizontales avec des transitions Raman stimulées rétroréfléchies contra-propageantes. La séquence d’interférométrie à quatre impulsions Raman a été utilisée pour mesurer le gradient de gravité. Les effets systématiques ont été étudiées afin d’obtenir l’exactitude de la mesure. Notre mesure extrapolée avec une chute libre de 1 mètre et limitée par le bruit de projection quantique permettrait d’atteindre des sensibilités du même ordre que l’état de l’art. Cette méthode est intéressante pour un capteur embarquable car elle est facile à mettre en place, et elle est insensible à la force de Coriolis, qui cause une grosse chute de contraste pour un interféromètre Mach-Zehnder en dynamique. Cette méthode peut être utilisée pour la mesure de rotation dans un capteur inertiel embarqué. Une mesure de l’accélération horizontale a été effectuée en simple diffraction avec des faisceaux lasers Raman horizontaux contra-propageants et rétro-réfléchis. Pour la mesure de l'accélération horizontale, un interféromètre Mach-Zehnder horizontal a été utilisé. Une rampe de fréquence est appliquée sur les faisceaux Raman pour levée la dégénérescence des deux paires Raman. La mesure effectuée a une sensibilité proche de l'état de l'art

Development of a cold-atom multi-axis onboard hybrid inertial sensor

Ce manuscrit présente le développement expérimental d’un capteur inertiel à atomes froids mesurant l’accélération de pesanteur, la composante verticale du gradient de gravité et l’accélération horizontale, en choisissant des technologies qui permettent d’obtenir un capteur inertiel embarquable et hybridé avec des capteurs classiques. Le dispositif expérimental permet d’effectuer des séquences d’interférométrie verticales et horizontales avec des transitions Raman stimulées rétroréfléchies contra-propageantes. La séquence d’interférométrie à quatre impulsions Raman a été utilisée pour mesurer le gradient de gravité. Les effets systématiques ont été étudiées afin d’obtenir l’exactitude de la mesure. Notre mesure extrapolée avec une chute libre de 1 mètre et limitée par le bruit de projection quantique permettrait d’atteindre des sensibilités du même ordre que l’état de l’art. Cette méthode est intéressante pour un capteur embarquable car elle est facile à mettre en place, et elle est insensible à la force de Coriolis, qui cause une grosse chute de contraste pour un interféromètre Mach-Zehnder en dynamique. Cette méthode peut être utilisée pour la mesure de rotation dans un capteur inertiel embarqué. Une mesure de l’accélération horizontale a été effectuée en simple diffraction avec des faisceaux lasers Raman horizontaux contra-propageants et rétro-réfléchis. Pour la mesure de l'accélération horizontale, un interféromètre Mach-Zehnder horizontal a été utilisé. Une rampe de fréquence est appliquée sur les faisceaux Raman pour levée la dégénérescence des deux paires Raman. La mesure effectuée a une sensibilité proche de l'état de l'art.This work focuses on the development of a cold-atom inertial sensor measuring the gravity, the vertical gravity gradient and the horizontal acceleration, by choosing technologies enabling to obtain an onboard and hybrid inertial sensor. The experimental setup generates a cold atom cloud of 87Rb, allows vertical et horizontal interferometry sequences using retroreflected contrapropagating stimulated Raman transitions, and allows a maximum free fall distance of 20 cm. The sensitivity obtained for the measurement of the gravity is 68 microGal/VHz and the optimal resolution reached 1,4 microGal after 6000 s of integration. The four-pulses interferometry sequence has been used for the measurement of the vertical gravity gradient. The sensitivity and the systematics have been studied. Our measurement, extrapolated with a sensor allowing 1 meter free fall and limited by quantum projection noise, could reach a sensitivity of 13 E/VHz, competitive with state of the-art. This method could be used for the measurement of rotations in an onboard inertiel sensor. A measurement of horizontal acceleration using simple diffraction interferometer with horizontal retroreflected contrapropagation stimulated Raman transitions. To lift the degeneracy of the two Raman transitions in the horizontal axis with zero-velocity atoms, we chirp the frequency of the Raman beam. It allows us to realize a Mach-Zehnder atom interferometer to measure the horizontal acceleration

Proof-of-principle demonstration of vertical-gravity-gradient measurement using a single-proof-mass double-loop atom interferometer

International audienceWe demonstrate a proof-of-principle of direct Earth gravity-gradient measurement with an atom interferometer-based gravity gradiometer using a single proof mass of cold 87 Rb atoms. The atomic gradiometer is implemented in the so-called double-loop configuration, hence providing a direct gravity-gradient dependent phase shift insensitive to DC acceleration and constant rotation rate. The atom interferometer (AI) can be either operated as a gravimeter or a gradiometer by simply adding an extra Raman π-pulse. We demonstrate gravity-gradient measurements first using a vibration isolation platform and second without seismic isolation using the correlation between the AI signal and the vibration signal measured by an auxilliary classical accelerometer allowing to bypass the absence of common-mode vibration noise rejection in a double-loop geometry.The simplicity of the experimental setup (a single atomic source and unique detection) and the immunity of the AI to rotation-induced contrast loss, make it a possible candidate for onboard gravity-gradient measurements

Visualization 1: Removing image artefacts in wire array metamaterials

Time evolution of the electric field through 1 mm hyperlens Originally published in Optics Express on 08 August 2016 (oe-24-16-17989

Tourisme et Grande Guerre

Rien ne paraît plus éloigné de la Première Guerre mondiale que l’idée de tourisme. Pourtant, à bien y regarder, si le conflit rend plus contraignante sa pratique, il ne l’empêche pas. Mieux, la Grande Guerre devient pendant, et plus encore après, source de tourisme. Cet ouvrage entend explorer ce front historique encore très largement méconnu grâce aux contributions de 28 chercheurs internationaux, historiens pour la plupart, mais également géographes ou spécialistes du patrimoine. Bousculant un certain nombre d’idées reçues, ils démontrent que la guerre n’est pas une simple parenthèse au développement des pratiques touristiques