L'horloge atomique au césium du PTB allemand met à niveau son système de contrôle AWG avec un nouveau mode Sequence Restart

fr.wedoany.com Rapport : Le 16 septembre, Spectrum Instrumentation Allemagne a annoncé la dernière application de son générateur de signaux arbitraires (AWG) dans la mise à niveau de l'horloge atomique à fontaine de césium de l'Institut national de métrologie allemand (PTB). Le PTB a intégré la carte AWG au format PXIe Spectrum M4x.6622-x4 dans les deux fontaines de césium CSF1 et CSF2, remplaçant une partie des circuits de contrôle analogiques personnalisés d'origine par un système de génération de signaux numériques, afin de fournir des signaux radiofréquence pour le refroidissement laser, le lancement des atomes et la détection d'état. CSF1 et CSF2 participent conjointement au maintien de l'échelle de temps de référence nationale allemande UTC (PTB).

L'horloge à fontaine de césium du PTB utilise la transition de l'état fondamental de l'atome de césium-133 comme référence de fréquence. Pendant le fonctionnement, les atomes de césium sont d'abord refroidis à l'échelle du microkelvin par piège magnéto-optique ou mélasse optique, puis propulsés vers le haut par laser. Le nuage atomique traverse deux fois la cavité micro-ondes de Ramsey lors de la montée et de la descente, et le système verrouille la fréquence de résonance atomique en mesurant la probabilité de transition. Un cycle de mesure complet dure environ 1,2 seconde et fonctionne en continu 24 heures sur 24.

L'équipement central de cette mise à niveau, le M4x.6622-x4, est chargé de générer les formes d'onde radiofréquence nécessaires à la modulation des modulateurs acousto-optiques, contrôlant ainsi les fréquences laser utilisées lors des phases de refroidissement, de lancement et de détection des atomes de césium. Le PTB utilisait auparavant des systèmes électroniques analogiques personnalisés pour ces contrôles ; avec l'augmentation des exigences de fonctionnement à long terme et de maintenance des équipements, l'équipe de recherche a commencé à migrer les chaînes de contrôle concernées vers une architecture AWG numérique.

Lors de l'intégration du système, le PTB a exigé que chaque laser appelle une séquence de formes d'onde spécifique à différentes phases de fonctionnement de l'horloge atomique, ce que le mode de fonctionnement original de l'AWG ne pouvait pas satisfaire directement en termes de séquencement. Spectrum a ensuite développé le Sequence Restart Mode pour le M4x.6622-x4, permettant aux séquences de formes d'onde de redémarrer selon les exigences de contrôle externe et de s'aligner sur le cycle de fonctionnement de la fontaine atomique. Après son développement, cette fonction a été testée avec succès sur le système du PTB.

Spectrum a étendu le Sequence Restart Mode à ses séries d'AWG 65xx et 66xx, et le met gratuitement à disposition des utilisateurs existants via le dernier pilote. Les séries 65xx et 66xx appartiennent à la gamme de générateurs de signaux arbitraires haute vitesse de Spectrum, capables de générer des signaux radiofréquence multicanaux et des formes d'onde complexes ; ce nouveau mode de fonctionnement a été développé à la demande des besoins réels de contrôle de l'horloge atomique du PTB.

Les deux fontaines de césium du PTB ne servent pas seulement à la génération de l'heure légale allemande, elles participent également à la comparaison mondiale des données d'horloges atomiques et à l'établissement du Temps atomique international. Les systèmes de contrôle laser, d'excitation micro-ondes et de séquencement nécessaires au fonctionnement de l'horloge atomique doivent tous fonctionner en continu sur le long terme ; cette mise à niveau de l'AWG cible principalement le maillon de contrôle radiofréquence laser.