Horloges atomiques
Génération de fréquence

1 - Oscillateurs électroniques

• 1.1 - Modèle simple
  Figure 1 - Résonateur RLC SL5026838-web Figure 3 - Amplificateur avec contre-réaction positive Figure 4 - Oscillateur
• 1.2 - Caractéristiques fréquentielles
  Figure 5 - Spectre radiofréquence du signal délivré par l'oscillateur Figure 6 - Oscillateur perturbé par une variation de phase Δθ Figure 7 - Δθ est compensé par une variation de la fréquence d'oscillation Δν Figure 8 - Forme typique de la densité spectrale des fluctuations de phase introduites par l'amplificateur Figure 9 - Spectre typique S ϕ  (f ) avec un résonateur à faible coefficient de surtension Figure 10 - Spectre typique S ϕ  (f ) avec un résonateur à fort coefficient de surtension Figure 11 - Écart type des fluctuations relatives de fréquence σ y (τ) de l'oscillateur en diagramme Log–Log. (Les différentes pentes correspondent aux différents types de sources de bruit présents dans le circuit oscillateur.) Tableau 1
• 1.3 - Autres caractéristiques

2 - Oscillateur à quartz

• 2.1 - Résonateur à quartz à ondes de volume
  Figure 12 - Représentation schématique des modes de vibration les plus utilisés d'une plaque de quartz Figure 13 - Deux types classiques de géométrie de résonateur à quartz Figure 14 - Cristal de quartz Figure 15 - Orientation des lames de quartz Figure 16 - Résonateur à quartz sur son embase Figure 17 - Résonateur de type BVA Figure 18 - Variation de fréquence en fonction de la température pour la coupe AT (la température d'inversion T p dépend de la valeur de l'angle de rotation q) Figure 19 - Schéma électrique équivalent du résonateur à quartz Figure 20 - Réactance série X L et résistance série R L du résonateur autour de la fréquence de résonance ν m
• 2.2 - Différents circuits d'oscillateurs à quartz
  Figure 21 - Schéma de principe des différents circuits d'oscillateurs à quartz Tableau 2
• 2.3 - Différentes catégories d'oscillateurs à quartz
• 2.4 - Résonateurs à onde de surface (SAWR : Surface Acoustic Wave Resonator)
• 2.5 - Autres matériaux
• 2.6 - Performances
  Figure 22 - Principe d'un oscillateur à résonateur SAWR Figure 23 - Stabilité relative de fréquence σ y (τ ) Figure 24 - Bruit de phase d'oscillateur à résonateur piézo-électrique

3 - Oscillateurs micro-ondes

• 3.1 - Oscillateurs à résonateur diélectrique céramique
  Figure 25 - Résonateur diélectrique Figure 26 - Principe de l'Oscillateur à Résonateur Diélectrique (ORD) Figure 27 - Principe de stabilisation d'un ORD à 10 GHz sur un oscillateur à quartz à 100 MHz Figure 28 - Bruit de phase typique d'un ORD
• 3.2 - Oscillateurs à résonateur saphir
  Figure 29 - Résonateur saphir à mode de galerie à 10 GHz Figure 30 - Lignes de champ magnétique et électrique du mode WGH 6,0,0

4 - Horloges atomiques

• 4.1 - Généralités et principes physiques [47]
  Figure 31 - Transition atomique entre deux niveaux E 1 et E 2 provoquée par une onde de fréquence ν 0 Figure 32 - Un atome alcalin ressemble à l'atome d'hydrogène Figure 33 - Les trois processus élémentaires d'interactions entre un atome et le rayonnement Figure 34 - Variation de l'énergie des niveaux en fonction du champ magnétique appliqué Figure 35 - Principe de la sélection magnétique Figure 36 - Principe du pompage optique Figure 37 - Schéma de principe d'une horloge passive Figure 38 - Allure de la raie d'absorption (En ordonnée, on représente l'intensité du rayonnement qui a interagit avec les atomes ; en abscisse, la fréquence du rayonnement.) Figure 39 - Schéma de principe d'une horloge active Figure 40 - Schéma de principe d'une horloge à jet de césium à déflexion magnétique (version industrielle) Tableau 3
• 4.2 - Horloge à jet de césium
  Figure 41 - Schéma de principe d'une horloge à jet de césium à pompage optique
• 4.3 - Fontaine atomique
  Figure 42 - Principe du refroidissement laser Figure 43 - Principe de la fontaine atomique Figure 44 - Processus mis en œuvre dans une horloge à cellule de rubidium
• 4.4 - Horloge à cellule de rubidium
  Figure 45 - Principe du résonateur atomique d'une horloge à cellule de Rubidium
• 4.5 - Horloge CPT
  Figure 46 - Principe de l'horloge CPT
• 4.6 - Maser à hydrogène
  Figure 47 - Principe du Maser à hydrogène
• 4.7 - Horloge à ions mercure
  Figure 48 - « Trappe de Paul » Figure 49 - Niveaux d'énergie des ions 199Hg+ et 202Hg+
• 4.8 - Horloges optiques
  Figure 50 - Configuration des niveaux d'énergie utilisés dans les horloges optiques
• 4.9 - Lien optique-micro-ondes
  Figure 51 - Spectre émis par un « laser femtoseconde »