Doctorant : Photonique intégrée pour l'astrophotonique (H/F)

Sujet de thèse :
La spectroscopie optique est une méthode universelle d'identification des substances chimiques et biologiques. En effet, lors de leur interaction avec un faisceau lumineux, la plupart des molécules absorbent à des longueurs d'onde spécifiques, permettant ainsi la détection et la quantification de traces infimes de substances. Ces dernières années, de nombreux efforts ont été déployés pour la miniaturisation et/ou l'intégration des spectromètres optiques. Ceci permettrait non seulement de réduire la taille, le coût et le poids des systèmes, mais aussi d'ouvrir de nouvelles perspectives grâce à l'intégration de fonctions optiques complexes.
Au sein de notre groupe, en étroite collaboration avec le Politecnico di Milano, nous avons développé ces dernières années des dispositifs photoniques SiGe riches en germanium. Nous avons démontré que les guides d'ondes SiGe à gradient d'indice peuvent être utilisés sur une large gamme de longueurs d'onde, et nous avons obtenu une vaste gamme de modules passifs, notamment des interféromètres de Mach-Zehnder et des résonateurs intégrés. Ensuite, la démonstration d'une source optique à large bande passante sur puce, basée sur les effets optiques non linéaires des guides d'ondes SiGe, et la réalisation de dispositifs optoélectroniques (modulateur et photodétecteur) complètent la plateforme photonique.
Récemment, un nouveau champ d'application de la photonique infrarouge moyen intégrée est apparu, lié à l'observation astronomique. En effet, plus de 5 000 exoplanètes ont déjà été identifiées, présentant une grande diversité de caractéristiques et de propriétés. La prochaine étape de l'exoplanétologie consiste à déterminer le degré de singularité ou de similarité des astres analogues à la Terre dans notre voisinage galactique, en recherchant des biosignatures telles que O₂, CO₂, CH₄ et H₂O dans leur atmosphère. Cette recherche est indissociable de la quête de la vie dans l'Univers. L'analyse des spectres atmosphériques est une méthode idéale, notamment dans la gamme de longueurs d'onde de 3 à 20 µm. Pour détecter les photons émis par la faible luminosité de la planète et les distinguer de ceux de son étoile hôte, proche et brillante, on utilise couramment des techniques interférométriques, basées sur la combinaison de faisceaux lumineux provenant de différents télescopes (jusqu'à quatre). Si les solutions actuelles exploitent l'optique en espace libre, on observe un intérêt croissant pour le développement de solutions d'optique intégrée pour ces combinateurs de faisceaux.
Dans ce contexte, l'objectif de ce projet de doctorat est de développer des circuits photoniques SiGe infrarouges moyens pour l'astrophotonique, en collaboration avec des astronomes (groupe de Lucas Labadie, Université de Cologne, Allemagne).

Les activités de recherche comprendront :
- Étude théorique, simulations optiques, conception des dispositifs.
- Fabrication en salle bl
Voir plus sur le site emploi.cnrs.fr...