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Faculté des Sciences appliquées
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Mémoire

Modelling a High Precision Fibre Optic Gyroscope for Low-frequency Active Seismic Isolation Université de Liège

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Sánchez Soler, Alejandro ULiège
Promoteur(s) : Collette, Christophe ULiège
Date de soutenance : 29-jui-2026/30-jui-2026 • URL permanente : http://hdl.handle.net/2268.2/26128
Détails
Titre : Modelling a High Precision Fibre Optic Gyroscope for Low-frequency Active Seismic Isolation Université de Liège
Titre traduit : [fr] Modélisation d’un gyroscope à fibre optique de haute précision pour l’isolation sismique active à basse fréquence
Auteur : Sánchez Soler, Alejandro ULiège
Date de soutenance  : 29-jui-2026/30-jui-2026
Promoteur(s) : Collette, Christophe ULiège
Membre(s) du jury : Habraken, Serge ULiège
GUATTARI, Frédéric 
Kerschen, Gaëtan ULiège
Langue : Anglais
Nombre de pages : 80
Mots-clés : [en] Fibre Optic Gyroscope,
[en] Sagnac effect,
[en] Einstein Telescope
[en] active seismic isolation
[en] Low-frequency Noise,
[en] Noise budgeting
[en] Rotation Sensing
[en] Coherent Rayleigh Backscattering
[en] Relative Intensity Noise
Discipline(s) : Ingénierie, informatique & technologie > Ingénierie aérospatiale
Commentaire : This thesis was developed in the context of the Einstein Telescope collaboration and contributes to the ongoing research effort on next-generation seismic isolation systems for gravitational wave detectors.
Centre(s) de recherche : Precision Mechatronics Laboratory (PML)
Public cible : Etudiants
Institution(s) : Université de Liège, Liège, Belgique
Diplôme : Master en ingénieur civil en aérospatiale, à finalité spécialisée en "aerospace engineering"
Faculté : Mémoires de la Faculté des Sciences appliquées

Résumé

[fr] The Einstein Telescope (ET) requires unprecedented low-frequency seismic isolation to extend its gravitational wave detection bandwidth. A key challenge is the tilt-horizontal coupling of standard inertial sensors, which makes rotational motion indistinguishable from horizontal translation, necessitating a dedicated rotation sensor with a noise floor of 10−10 rad/s/Hz^(1/2) in the 10 mHz to 10 Hz band.

This thesis presents the design and theoretical evaluation of a large-scale Fibre Optic Gyroscope (FOG) to meet these requirements. Through a progressive architectural evolution, a comprehensive noise budget is developed addressing both fundamental and environmental noise sources. Key implementations include a broadband ASE source to suppress Coherent Rayleigh Backscattering and the optical Kerr effect, a Multifunction Integrated Optical Chip (MIOC) for splitting and phase modulation, Lyot depolarisers, a quadrupole winding to cancel the Shupe effect, and a μ-metal enclosure against the Faraday effect. A large sensing coil D=2.5 m, L=20 km) maximises the Sagnac scale factor, alongside active RIN subtraction.

The final design achieves a theoretical noise floor of ∼10−6 rad/s/Hz​^(1/2), four orders of magnitude above the ET target but a marked improvement over the baseline. This work establishes a rigorous theoretical foundation and a clear roadmap for future experimental optimisation.


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Auteur

  • Sánchez Soler, Alejandro ULiège Université de Liège > Master ing. civ. aéro., fin. spéc. aer. eng.

Promoteur(s)

Membre(s) du jury

  • Habraken, Serge ULiège Université de Liège - ULiège > Département de physique > Optique - Hololab
    ORBi Voir ses publications sur ORBi
  • GUATTARI, Frédéric
  • Kerschen, Gaëtan ULiège Université de Liège - ULiège > Département d'aérospatiale et mécanique > Laboratoire de structures et systèmes spatiaux
    ORBi Voir ses publications sur ORBi








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