- L’institut national de métrologie allemand (Physikalisch-Technische Bundesanstalt, PTB) a révisé l’architecture électronique des horloges atomiques à fontaine de césium CSF1 et CSF2, garanties du temps légal en Allemagne.
- Le PTB a remplacé ses circuits analogiques dédiés par des cartes de génération de signaux au format PXIe fournies par Spectrum Instrumentation.
Légende photo : Les deux horloges à jet de césium du PTB fournissent l’heure légale pour l’ensemble de la République fédérale d’Allemagne.
Les horloges CSF1 et CSF2 mesurent la fréquence de transition fondamentale de l’atome de césium-133 (définie à 9 192 631 770 Hz) pour piloter l’échelle de temps nationale UTC (PTB). L’opération repose sur un cycle continu de 1,2 seconde comprenant le refroidissement laser d’un nuage d’atomes, sa projection verticale, son passage dans une cavité micro-onde de Ramsey et sa mesure par spectroscopie de fluorescence.
Jusqu’alors, la manipulation des fréquences laser nécessaires au refroidissement, au lancement et à la détection des atomes était pilotée par des cartes analogiques conçues sur mesure. La complexité de maintenance et l’obsolescence de ces circuits électroniques propriétaires ont amené le PTB à chercher une solution numérique standardisée capable d’assurer la gestion des modulateurs acousto-optiques (AOM).
Intégration matérielle et développement de mode de séquence
Le PTB a sélectionné les cartes de génération de formes d’ondes arbitraires de la série M4x.6622-x4 au format PXIe de Spectrum instrumentation. Lors de l’intégration, l’institut a été confronté à l’absence de mode de génération de signal natif adapté au séquençage temporel strict des lasers durant le cycle de 1,2 seconde.
Pour résoudre ce blocage, les ingénieurs de Spectrum instrumentation ont développé un mode logiciel spécifique nommé Sequence Restart Mode. Ce profil permet d’interrompre et de redémarrer des séquences de formes d’ondes complexes sur ordre d’un déclencheur externe, répondant aux exigences d’enchaînement des étapes de refroidissement et de spectroscopie. L’option a été intégrée sous forme de mise à jour de pilote pour l’ensemble des cartes des séries AWG 65xx et 66xx du fabricant allemand.
Caractéristiques de la carte de génération de signaux de la série M4x.6622-x4
- Echantillonnage jusqu’à 625 Méch/s sur 4 voies
- Générateur de formes d’onde arbitraires (16 bits)
- Génération de signaux simultanée sur toutes les voies
- Niveau de sortie : de ±160 mV à ±5 V (625 MS/s) ou ±4 V (1,25 GS/s) sur haute impédance
- Niveau de sortie : de ±80 mV à ±2,5 V (625 MS/s) ou ±2,0 V (1,25 GS/s) sur 50 Ω
- Délai fixe entre le déclenchement et la sortie
- Option DDS multi-porteuse disponible
- Modes : coup unique (Single-Shot), boucle (Loop), déclenchement par porte (Gated) et séquence
- Sortie de marqueur, sorties numériques
- Mode de streaming continu supérieur à 1,7 Go/s
- Transfert direct de données depuis un GPU CUDA via SCAPP
Interface PXIe x4 Gen 2 - AWG/Numériseur : mode de streaming continu supérieur à 1,7 Go/s
- DDS : vitesse de transfert jusqu’à 10 millions de commandes DDS par seconde
- Compatible avec tous les emplacements hybrides PXIe et PXI
Format PXIe 3U, largeur de 2 emplacements
