Le LIPhy acquiert un peigne de fréquences référençable au réseau REFIMEVE

L’équipe LAME (LAsers, Molécules et Environnement) du LIPhy s’équipe d’un peigne de fréquences (Menlo Systems FC1500-ULNnova), une source lumineuse dont le nom fait référence à son spectre composé de raies régulièrement espacées. Cet équipement de pointe représente un investissement de 350 k€, financé par le réseau REFIMEVE, l'UGA, le CNRS, le LIPhy et l'équipe LAME. Ce type de source est l’équivalent de millions de diapasons optiques dont les fréquences sont parfaitement connues et couvrent une gamme s'étendant de l’infrarouge (2,1 µm) au visible (500 nm), et permet de calibrer avec une précision extrême la fréquence de tout laser dans cette gamme.

Le LIPhy devient par la même occasion un nœud clé du réseau REFIMEVE, Infrastructure de Recherche qui distribue une référence de temps et de fréquence ultraprécises en Europe par le réseau fibré télécom. Le fait que le peigne de fréquence et le nœud du réseau se trouvent au même endroit présente un double intérêt réciproque.

• D'une part, cela permet d'améliorer la qualité de la couverture du signal REFIMEVE, initialement produit au Laboratoire Temps Espace (LTE, Paris) à partir d'horloges atomiques, mais qui se dégrade au cours de sa propagation sur des centaines de kilomètres et doit donc être retravaillé en différents points du réseau.
• D'autre part, cela permet de stabiliser le spectre émis par le peigne de fréquences et ainsi de disposer au LIPhy de sources laser dont la fréquence est extrêmement stable et connue de façon absolue avec une grande précision. Par exemple, une source innovante, financée par le labex FIRST-TF et asservie au peigne, permet de produire un faisceau laser dont la fréquence de 473612337576230 Hz (correspondant à une longueur d'onde dans le vide de 632.991234 nm) est équivalente à celle d’un laser He-Ne, mais avec une largeur spectrale inférieure à 5 kHz et donc 200 fois meilleure, et une stabilité long terme garantie à mieux que 10 Hz !

Disposer de sources laser à la pureté spectrale élevée et calibrée est absolument crucial pour les expériences de métrologie réalisées au laboratoire. Au sein de l'équipe LAME, cela rend par exemple possible les mesures de rapports isotopiques essentiels aux géosciences, de profils de raies à la base des mesures satellitaires, de spectroscopie THz pour l’astrophysique, ou encore de quantités d’intérêt fondamental. Ces faisceaux laser de compétition ont aussi pour vocation d'être distribués aux laboratoires voisins, comme l'Institut des Géosciences de l'Environnement (IGE) via le projet ERC DocPAST, mais aussi à l'ensemble des expériences du LIPhy qui peuvent en tirer bénéfice, comme par exemple pour les interféromètres de l'Appareil à Force de Surface dynamique développé dans l'équipe MODI qui permet d'étudier le comportement de fluides confinés à l'échelle nanométrique.