Operating an atom interferometer beyond its linear range

Merlet, Sébastien; Gouët, Julien Le; Bodart, Quentin; Clairon, A.; Landragin, Arnaud; Santos, F. Pereira Dos; Rouchon, Pierre

doi:10.1088/0026-1394/46/1/011

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“…These measurements led us to the determination of the gravity gradient with a precision of 4 E. We also demonstrated the ability of an atom gravimeter to be used in a mobile platform by measuring gravity in a moving elevator. Finally, we point out that technological developments concerning the vibration isolation system or the association with a classical accelerometer [8,18] have still to be made in order to have quantitative gravity measurements in mobile platforms.…”

Section: Effectmentioning

confidence: 99%

Compact cold atom gravimeter for field applications

Bidel

Carraz

Charrière

et al. 2013

Applied Physics Letters

147

125

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We present a cold atom gravimeter dedicated to field applications. Despite the compactness of our gravimeter, we obtain performances (sensitivity 42 µGal/Hz 1/2 , accuracy 25 µGal) close to the best gravimeters. We report gravity measurements in an elevator which led us to the determination of the Earth's gravity gradient with a precision of 4 E. These measurements in a non-laboratory environment demonstrate that our technology of gravimeter is enough compact, reliable and robust for field applications. Finally, we report gravity measurements in a moving elevator which open the way to absolute gravity measurements in an aircraft or a boat.Cold atom interferometer is a promising technology to obtain a highly sensitive and accurate absolute gravimeter. Laboratory instruments [1][2][3] have already reached the performances of the best classical absolute gravimeters [4] with a sensitivity of ∼ 10 µGal/Hz 1/2 (1 µGal = 10 −8 m/s 2 ) and an accuracy of 5 µGal. Moreover, compared to classical absolute gravimeters, atom gravimeters can achieve higher repetition rate [5] and do not have movable mechanical parts. These qualities make cold atom gravimeters more adapted to onboard applications like gravity measurements in a boat or in a plane. Cold atom gravimeters could thus be very useful in geophysics [6] or navigation [7]. In this context, cold atom sensors start to be tested on mobile platforms. An atom accelerometer has been operated in a 0 g plane [8]. An atom gradiometer has also been tested in a slow moving truck [9]. In this article, we present a compact cold atom gravimeter dedicated to field applications. First, we describe our apparatus and the technologies that we use to have a compact and reliable instrument. Then, we present the performances of the gravimeter in a laboratory environment. Finally, we report gravity measurements in a static and in a moving elevator.The principle of our cold atom gravimeter is well described in the literature [1] and we summarize in this letter only the basic elements. In an atom gravimeter, the test mass is a gas of cold atoms which is obtained by laser cooling and trapping techniques [10]. This cloud of cold atoms is released from the trap and its acceleration is measured by an atom interferometry technique. We use a Mach-Zehnder type atom interferometer consisting in a sequence of three equally spaced Raman laser pulses which drive stimulated Raman transitions between two stable states of the atoms. In the end, the proportion of atoms in the two stable states depends sinusoidally on *

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Section: Effectmentioning

confidence: 99%

Compact cold atom gravimeter for field applications

Bidel

Carraz

Charrière

et al. 2013

Applied Physics Letters

147

125

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“…Pour réduire plus encore l'influence du bruit de vibrations, nous utilisons deux accéléromètres méca-niques (modèle Titan de la société Nanometrics) positionnés en haut et en bas de la chambre d'expérience, et combinons leurs signaux pour calculer l'influence du bruit d'accélération sur l'interféromètre, selon la méthode introduite dans [14]. Pour caractériser le gain apporté par cette méthode de rejection des vibrations, nous présen-tons dans la figure 4 le signal de sortie de l'interféromètre en fonction de la phase interférométrique calculée à partir des signaux accélérométriques.…”

Section: Réjection Des Vibrations Et Performances Du Gyromètreunclassified

Gyromètre à atomes froids de grande sensibilité

Geiger¹,

Dutta²,

Savoie³

et al. 2016

R. franç. métrol.

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RésuméNous présentons la nouvelle expérience de gyromètre à atomes froids du SYRTE mise en oeuvre depuis 2009. Cette expérience utilise une configuration en fontaine atomique et un interféromètre atomique à quatre impulsions lumineuses pouvant permettre d'atteindre une aire Sagnac d'au moins 11 cm 2 . Nous avons démontré une stabilité de 3 nrad·s −1 après 1 000 s de temps d'intégration, ce qui représente l'état de l'art pour un gyromètre à atomes froids. Nous décrivons ici les éléments essentiels de l'expérience et les principales perspectives d'amélioration prévues à court et moyen terme. MOTS CLÉS : ATOMES FROIDS, CAPTEUR INERTIEL, INTERFÉROMÉTRIE ATOMIQUE. Abstract

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“…L'enceinte à vide est placée sur une plateforme d'isolation passive pour limiter les vibrations du miroir de rétroréflection. De plus, un sismomètre placé au sommet de l'enceinte permet de postcorriger ces vibrations et d'améliorer la sensibilité de mesure [45,46].…”

Section: Dispositifunclassified

Détermination de l’accélération de la pesanteur pour la balance du watt du LNE

Merlet¹,

Gillot²,

Farah³

et al. 2015

R. franç. métrol.

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RésuméLe projet « balance du watt » propose de relier la définition du kilogramme à la constante de Planck. La pesée de la masse impliquée nécessite une détermination de l'accélération de la pesanteur g avec une exactitude meilleure que 10 −8 . Les travaux résumés dans cet article visent à réaliser cette détermination à l'aide d'un gravimètre atomique et d'un site gravimétrique dédié. MOTS CLÉS: GRAVIMÉTRIE, CARTOGRAPHIE GRAVIMÉTRIQUE, MODÉLISATION GRAVIMÉTRIQUE, INTERFÉROMÉTRIE ATOMIQUE, BALANCE DU WATT. AbstractThe "watt balance" project aims at linking the kilogram definition to the Planck constant. The weighing of the mass involved requires a determination of the acceleration g with an uncertainty better than 10 −8 . This work aims at determining g with an atomic gravimeter and a dedicated gravimetric site.

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Operating an atom interferometer beyond its linear range

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Compact cold atom gravimeter for field applications

Compact cold atom gravimeter for field applications

Gyromètre à atomes froids de grande sensibilité

Détermination de l’accélération de la pesanteur pour la balance du watt du LNE

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