Une collaboration franco-italienne entre les laboratoires INRIM, LNE-SYRTE et LPL vient de démontrer le fonctionnement quasi-continu d’une liaison par fibre optique de 1023 km entre les instituts de métrologie italien et français.

Un enjeu majeur pour la mesure du temps et des phénomènes physiques.

La diffusion par fibre optique de signaux issus d’horloges atomiques trouve des applications dans les domaines de la métrologie, de la physique fondamentale, de la navigation et de la spectroscopie, et constitue cependant un défi en termes de fiabilité, de maintenance et de performance.

Les horloges atomiques permettent de construire des échelles de temps et de fréquence à travers un laser qui sonde une transition de référence entre deux niveaux quantiques d’un atome.  Lorsque cette transition est dans le domaine optique (celui de la lumière), elles sont 100 fois plus précises que les horloges à césium, sur lesquelles repose actuellement la définition de la seconde, dans le cadre du Système international d’unités. Mais les moyens standards de comparaison par voie satellitaire, comme le GPS, manquent de précision pour comparer les horloges optiques. Développée depuis quelques années, les liens par fibre optique repoussent très loin les performances de comparaison de ce type d’horloges.

Une avancée majeure de la recherche

La liaison franco-italienne par fibre optique, à travers la collaboration entre les laboratoires INRIM, LNE-SYRTE et LPL, a permis de comparer pendant quatre mois les horloges à atomes de Cs, Rb et Yb des deux pays. La partie française s’appuie sur l’infrastructure de recherche REFIMEVE qui a été labellisée en octobre 2021 par le ministère de l’enseignement supérieur et de la recherche. Ce projet est pilotée par le LPL et le LNE-SYRTE et permet de disséminer la stabilité et l’exactitude des références nationales temps-fréquence élaborées par le LNE-SYRTE sur plus de 6000 km de liens optiques sur tout le territoire national, via le réseau de fibres optiques de RENATER

La partie française s’appuie sur l’infrastructure de recherche

L’expérience a permis de souligner le potentiel des liens optiques fibrés pour évaluer les bilans d’incertitude des horloges, caractériser les techniques satellitaires avancées et développer les échelles de temps basées sur l’optique. De nombreuses autres applications des liens optiques, et en particulier de REFIMEVE, sont en cours, avec notamment des applications en photonique et en spectroscopie atomique et moléculaire de précision.

Coherent optical fiber link across Italy and France, C. Clivati et al, Phys Rev App 18, 054009 (2022)