Progress on an Optical Link for Ultra-Stable Frequency Dissemination using a Public Telecommunication Network Lien optique sur réseau public pour le transfert ultrastable de fréquences A. Amy-Klein*, O. Lopez*, A. Haboucha**, B. Chanteau*, V. Roncin*, C. Chardonnet*, and G. San- tarelli** *Laboratoire de Physique des Lasers, Université Paris 13, CNRS, Villetaneuse, France, anne.amy- klein@univ-paris13.fr **LNE-SYRTE, Observatoire de Paris, CNRS, UPMC, Paris, France, giorgio.santarelli@obspm.fr Lien optique fibré, métrologie, transfert ultrastable de fréquences Optical link, metrology, ultrastable frequency transfer Résumé Le développement de liens optiques entre laboratoires distants est un des principaux défis de la métrologie du temps- fréquence : il s’agit de transmettre entre deux laboratoires une référence ultra-stable de fréquences avec la meilleure résolution possible afin d’effectuer des comparaisons d’horloges ou bien des mesures de fréquences de très haute sens i- bilité. Nous avons récemment développé un nouveau concept de lien optique qui utilise directement les fibres du réseau public de télécommunication et non pas des fibres dédiées uniquement à cette application. Le signal ultrastable est transmis simultanément avec les données numériques par multiplexage en longueur d’onde. Nous utilisons le réseau académique national grâce à une collaboration avec RENATER (Réseau National de télécommunications pour la Tech- nologie l'Enseignement et la Recherche). Nous avons déjà démontré un lien optique multiplexé de 300 km qui atteint une résolution de quelques 10 -19 en valeur relative sur 10 000 s. Notre objectif est maintenant d’étendre ce réseau à l’échelle française et européenne. Introduction Le développement de liens optiques entre laboratoires distants est un des principaux défis de la métrologie du temps- fréquence, car les progrès en stabilité et exactitude des horloges atomiques sont telles que les comparaisons de leurs fréquences par liens satellitaires, tels le GPS, ne sont plus assez sensibles. Concrètement, un lien optique doit permettre de transmettre entre deux laboratoires une référence ultra-stable de fréquences avec une résolution meilleure que 10 -15 pour un temps de mesure de 1 s et meilleure que 10 -17 sur quelques heures en valeur relative. Les applications vont bien au delà du domaine de la métrologie car les comparaisons à distance d’horloges permettent de réaliser de nombreux tests de physique fondamentale et la mise à disposition d’une référence de fréquence pour de nombreux laboratoires ouvre le champ à une large gamme de mesures de très haute sensibilité. 1. Principe d’un lien optique Un lien optique est constitué d’une fibre optique dans laquelle on injecte un laser stabilisé en fréquence, si bien que le signal transféré est constitué de la phase du laser [1]. Une boucle d’asservissement permet de corriger les variations de phase dues aux fluctuations de la longueur optique de la fibre, comme indiqué sur la figure 1. Cela nécessite que le Labo Local Bruit de phase accumulé Laser ultra-stable 1.542 μm Correction du bruit Labo distant P P Mesure de la résolution du lien Etalon de fréquence Fibre optique Figure 1 : principe d’un lien optique avec correction du bruit de phase ajouté lors de la propagation signal optique circule dans les deux sens sur la même fibre. Le signal ayant effectué un aller-retour est comparé avec le signal initial de l’horloge locale et leur différence de phase optique donne directement les fluctuations de phase dues à la propagation aller-retour, qui servent de signal d'erreur pour la boucle de correction, appliquée à un modulateur acous- to-optique. Bien entendu, cette méthode est basée sur l'hypothèse que les fluctuations de phase sont identiques pour les JS'11, Cnam Paris, 29-30 mars 2011 261