In this letter we report on an all optical-fibre approach to the synthesis of ultra-low noise microwave signals by photodetection of femtosecond laser pulses. We use a cascade of Mach-Zehnder fibre interferometers to realize stable and efficient repetition rate multiplication. This technique increases the signal level of the photodetected microwave signal by close to 18 dB, that in turn, allows us to demonstrate a residual phase noise level of -118 dBc/Hz at 1 Hz and -160 dBc/Hz at 10 MHz from 12 GHz signal. The residual noise floor of the fiber multiplier and photodetection system alone is around -164 dBc/Hz at the same offset frequency, which is very close to the fundamental shot noise floor.

L'avènement des peignes de fréquences, au début des années 2000, a révolutionné la métrologie des fréquences optiques (i.e. quelques centaines de térahertz), et a stimulé le développement d'une nouvelle génération d'horloges atomiques, référencées sur des transitions optiques. Ces peignes, réalisés avec des lasers à impulsions femtosecondes, sont aujourd'hui le moyen le plus efficace et fiable pour réaliser des comparaisons de fréquences entre une horloge du domaine optique et des étalons primaires du domaine micro-onde, ainsi qu'entre deux horloges optiques fonctionnant à des fréquences différentes. Nous présentons dans cet article divers travaux ayant été effectués au LNE-SYRTE pour caractériser ces dispositifs et les amener à un niveau de performance tel qu'ils ne limitent pas les mesures effectuées à partir des horloges du laboratoire.