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ossier
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Des interféromètres dans les interféromètres
L’interféromètre Virgo, projet franco-italien situé à Cascini (Italie), a été conçu et construit à partir des années 80 sous l’impulsion,
en France, d’Alain Brillet. C’est l’un des instruments d’optique les plus élaborés jamais construits, à l’instar de projets analogues aux
États-Unis (LIGO). Il permet de mesurer une infime variation relative de longueur induite par le passage d’une onde gravitationnelle.
La structure de base est un interféromètre de Michelson géant dont le cœur est contenu dans le bâtiment central carré : une lame
séparatrice inclinée à 45 degrés y divise le faisceau laser incident suivant deux directions perpendiculaires. Chacun de ces bras
a une longueur de trois kilomètres, mais chacun contient une cavité résonnante de Fabry-Pérot permettant d’augmenter encore
le trajet aller et retour de la lumière jusqu’à une longueur effective de plus de 200 km grâce à des réflexions multiples. Les deux
faisceaux reviennent ensuite se recombiner sur la séparatrice de façon à être en opposition de phase (interférence destructive) sur un
photodétecteur, qui ne verra donc de lumière que si une onde gravitationnelle vient créer une toute petite différence de marche entre
les deux bras, générant un signal proportionnel à l’amplitude de l’onde gravitationnelle. L’essentiel de la lumière revient donc vers le
laser source. Pour augmenter encore l’intensité de la lumière dans l’interféromètre, un miroir additionnel va recycler cette lumière en
la renvoyant vers le Michelson. L’intensité de la lumière atteint ainsi plusieurs centaines de kilowatts dans les résonateurs de Fabry-
Pérot à partir de seulement cent watts de puissance laser incidente. Le petit bâtiment sur la gauche contient le miroir d’extrémité d’une
autre cavité Fabry-Pérot, en anneau et de longueur 144 m, servant à filtrer spatialement le faisceau laser lui assurant une cohérence
spatiale optimale avant son entrée dans le Michelson.
En bas à gauche : une infrastructure hors normes.
Vue intérieure de l’un des tunnels de 3 km : on y voit le tube à vide de diamètre 1,20 m contenant le faisceau laser. Ce tube a été
construit par sections de 15 m, et le métal a été traité de façon à maintenir un très bon vide.
En bas à droite : une optique de course.
La photo du haut montre un miroir de cavité Fabry-Pérot de 42 kg, suspendu par des fibres de silice collées au miroir par adhérence
moléculaire pour minimiser le frottement. Les deux pièces optiques de la photo du bas sont respectivement un miroir de cavité et la
séparatrice du Michelson, de diamètre 55 cm et d’épaisseur 20 cm, après dépôt des couches diélectriques semi-réfléchissantes.
© Virgo