Références stables pour un laser superradiant à ytterbium

Cette thèse établit une base solide au développement d’un laser superradiant à FEMTO-ST. Elle se concentre sur les références bas bruit, essentielles au fonctionnement d’un tel laser, avec deux contributions principales : la stabilisation en fréquence d’un laser à 556 nm pour réaliser un piège magnéto optique, adressant la transition d’intercombinaison de l’atome 171Yb ; et une cavité Fabry-Perot accordable et compacte. Nous réalisons un asservissement en fréquence d’une bande latéral du laser à 556 nm en utilisant un unique modulateur electro-optique couvrant l’écart de fréquence entre la vapeur diiode de référence et 171Yb, et de réaliser la modulation d’asservissement. Un banc de caractérisation est mis en place avec un peigne de fréquence, qui nous a permis de mesurer une stabilité relative de fréquence de 1.2×10-11 à une seconde. Une caractérisation des effets systématiques a permis d’atteindre une exactitude de l’ordre de quelques kHz.Pour finir, nous proposons un design de cavité Fabry-Perot bas bruit, accordable, compact et compatible avec l’émission superradiante. Un assemblage contrôlé, ainsi que son système à ultravide sont présentés. La finesse et la stabilité relative de fréquence sont caractérisées à l’aide d’un laser à 578 nm asservi en fréquence sur le résonateur. Une finesse de ℱ = 6920 a été estimée. La stabilité relative de fréquence a été évaluée à 2.2×10-12/√τ, ce qui fournit un résultat préliminaire prometteur pour le laser superradiant.