Abstract FR:

Le refroidissement laser a definitivement prouve son apport en metrologie du temps et des frequences. Ce travail de these constitue une etude detaillee du dispositif de la fontaine d'atomes froids de cesium 133 du bnm-lptf. Le dispositif, qui fonctionne comme etalon de frequence depuis plus de trois ans est, a ce jour, l'horloge la plus exacte du monde (exactitude de 2. 10##1#5). La fontaine fo1 a ete incluse dans le calcul du temps atomique international en 1996. L'evaluation des erreurs systematiques est primordiale pour caracteriser les etalons de frequence. J'aborderai les divers deplacements de frequence dus aux perturbations dans la region de vol libre au dessus de la cavite micro-onde tels que les effets relativistes, les effets doppler residuels, les inhomogeneites du champ magnetique statique, le rayonnement du corps noir les collisions binaires entre atomes froids evaluees a 5. 10##1#6 restent un effet limitatif de l'exactitude de la fontaine de #1#3#3cs. Les possibilites de reduction de cet effet sont la selection de vitesse transverse a deux dimensions a l'aide des transitions raman stimulees ou le refroidissement raman 2d applique juste apres le lancement d'atomes ou plus simplement la modification du profil spatial du nuage atomique. Le cesium 133 presentant une resonance de diffusion en ondes s ne se trouve peut-etre pas le meilleur candidat pour les horloges atomiques. Ainsi, l'utilisation du rubidium 87 conduirait a un deplacement collisionnel 15 fois plus petit que celui mesure pour le #1#3#3cs. A ce jour, l'evaluation des etalons de frequence est limitee a 2. 10##1#5 par les instabilites de frequence a long terme du maser a hydrogene. La nouvelle fontaine biatomique #1#3#3cs#8#7rb permettrait d'ameliorer l'evaluation de l'exactitude et la stabilite de frequence des etalons a atomes froids a 10##1#6. La stabilite de frequence sera tres prochainement amelioree a quelques 10##1#4 ##1#/#2 ou est le temps d'integration en reduisant notablement le bruit de frequence de l'oscillateur local (effet dick). Ceci sera realise par l'utilisation de meilleurs oscillateurs a quartz ou un resonateur en saphir cryogenique. La stabilite a long terme sera probablement limitee par les fluctuations de la densite atomique. La stabilite a court terme sera elle uniquement limitee par le bruit de projection quantique.