Article paru en juin 2005Générer des retards à 45 picosecondes près avec un matériel standard
Le CEA a transféré à Greenfield Technology, une PME française, un nouveau type de générateur de retards en format compact PCI, d'une précision inférieure à 45 ps. Modulable (de 8 à plusieurs centaines de voies), monocoup ou récurrent, il est utilisé depuis plusieurs années sur des équipements CEA et intéresse laboratoires et grands instruments de recherche.
Comment déclencher 800 capteurs, détecteurs, caméras, oscilloscopes et autres équipements répartis sur une longueur de 300 mètres, avec une précision inférieure à 50 picosecondes ? C'est en résolvant ce problème pour les besoins de la LIL* qu'une équipe de la Direction des Applications Militaires du CEA a mis au point un nouveau générateur de retards aux caractéristiques révolutionnaires.
Il peut gérer plusieurs centaines de voies, contre 4 à 8 pour les matériels du marché. Il est constitué de modules 8 voies qui communiquent par voie optique et peuvent être associés les uns aux autres, sans grever la précision de l'ensemble. Cette précision est exceptionnelle : moins de 45 ps et un jitter par événement inférieur à 10 ps. Enfin, le générateur se présente en format compact PCI, comme de nombreux instruments de mesure, et peut donc être installé dans un environnement standard pour réaliser des systèmes avec des instruments complémentaires tel que numériseurs, conditionneurs " ! Nous visions dès le départ un marché mondial, celui des laboratoires utilisant des systèmes lasers picosecondes et des grands instruments de recherche, précise Bernard Riondet, dirigeant de Greenfield Technology. Il fallait donc packager ces performances exceptionnelles sous le format le plus courant qui soit".
Dans le même esprit, l'équipe CEA a puisé sur le marché l'essentiel des éléments du système. L'horloge-maître, seule référence temps du générateur, est semblable à celles utilisées dans les réseaux télécoms. Les fibres et actionneurs optiques sont également des composants télécoms, même s'ils font l'objet d'un tri rigoureux. Le cœur de l'innovation réside dans la cohabitation entre signaux numériques et analogiques, ces derniers étant décisifs pour la précision ; et plus encore dans la conception d'ensemble." Tous les retards de propagation du signal optique sont pris en compte à l'installation, illustre Pascal Leclerc, du CEA. A titre d'exemple, nous tenons compte de la température pour évaluer la longueur exacte du réseau de fibres optiques, surtout s'il s'étend sur des centaines de mètres : le signal met 5 picosecondes pour parcourir un millimètre." Autre exemple : chaque générateur peut être jumelé à un générateur-esclave doté d'un chronomètre picoseconde, qui remonte des signaux optiques à l'horloge-maître à des fins d'étalonnage.
Piloté depuis un PC, via un bus PCI, ce générateur de retards cumule donc des avantages de simplicité, de modularité et de performance tout à fait inédits." Il conviendra aussi bien au laboratoire qui a besoin de 20 voies maximum qu'au grand instrument qui en utilise des centaines réparties dans plusieurs salles" estime Bernard Riondet. Une polyvalence dont les applications déjà en service au CEA témoignent avec éloquence : elles synchronisent selon les cas de 16 à 800 équipements !
* Ligne d'Intégration Laser, réalisée près de Bordeaux pour les besoins du programme français de simulation. Ce laser de puissance prototype a permis de vérifier que les performances souhaitées pour le laser Mégajoule seront atteintes.
