Accéléromètre quantique 3-axes hybride pour la navigation inertielle

Abstract

L’objectif du laboratoire commun iXatom, issu de la collaboration entre le laboratoire photonique numérique et nanoscience (LP2N) et l’entreprise iXblue, est de développer des solutions pour améliorer la navigation inertielle avec des capteurs quantiques. En effet les capteurs inertiels classiques délivrent un biais non constant sur la mesure qui fausse la trajectoire calculée par une centrale inertielle. Les interféromètres atomiques à ondes de matière offrent une mesure absolue avec une précision et une stabilité sans précédent. Ces capteurs présentent un intérêt important pour la navigation inertielle.Ces capteurs quantiques atteignent une maturité dans le monde académique qui justifie un transfert vers l’industrie. Ces instruments, comprenant une enceinte à ultra-vide, une architecture de contrôle poussée, un système laser agile, multi-fréquence et cohérent en phase, demeurent complexes et imposants. Ils nécessitent un effort d’intégration pour les applications industrielles et embarquées.Ce travail de thèse s’intéresse à l’amélioration des accéléromètres pour la navigation inertielle. L’hybridation entre des accéléromètres atomiques et classiques apporte une complémentarité des performances requises dans ce contexte. En effet les mesures de l’interféromètre atomique ont une dynamique restreinte et subissent des temps morts nécessaires à la préparation des atomes froids pour l’interrogation, ce qui réduit la bande-passante. Les accéléromètres classiques apportent une mesure continue avec une grande plage dynamique, nécessaire pour la navigation. L’accéléromètre hybride fournit une mesure avec une large bande-passante, une grande dynamique et pour laquelle le biais est amorti. Certains défis, dont la mesure multi-axe et selon une orientation quelconque du capteur atomique, sont adressés. Egalement une méthode pour la calibration de l’interféromètre atomique trois-axes est proposée et mise en œuvre, comprenant l’étude des effets systématiques et la correction des désalignements entre les axes de mesure.