Doctorat en optique expérimentale et simulation pour la métrologie de la lumière diffusée (H/F)

Sujet de thèse :
Ce projet de thèse vise à développer et à mettre en oeuvre un instrument pour l’identification des composants optiques des bancs du détecteur d'ondes gravitationnelles Virgo responsables de lumière parasite. Cet instrument, le "Straylight Source Identifier" (SLS-Id), utilise le principe de l' "Optical Frequency Domain Reflectometry" mise en œuvre dans les mesures de distances sans contact de haute précision. L’objet dont on veut évaluer la distance et sa contribution en terme de lumière diffusée est éclairé par un laser à longueur d’onde balayée continument. On collecte la lumière rétrodiffusée par l’objet pour la faire interférer avec une partie du laser incident. L’interférence entre la lumière réfléchie et un oscillateur local est un signal temporel sinusoïdal dont la fréquence est proportionnelle à la distance à l’objet et la vitesse de balayage de la fréquence du laser. Connaissant la vitesse de balayage on accède à la position de la source de lumière diffusée, et ainsi à l’identification du composant. L’amplitude des franges renseigne, quant à elle, sur la fraction de lumière rétrodiffusée par l’objet. On a donc une indication du niveau de diffusion intrinsèque de ce composant considéré comme source de lumière diffusée.
Cette approche a été adoptée sur le projet LISA (détecteur spatial d’ondes gravitationnelles) mais reste inédite dans le cadre des détecteurs d’ondes gravitationnelles terrestres Virgo, LIGO, KAGRA. Elle a ceci de remarquable qu’elle permet de caractériser la diffusion optique de composants par des mesures de niveau "système" : soit la possibilité d’identifier des composants "pathologiques" une fois intégrés dans les systèmes (bancs optiques). Par opposition à la méthodologie actuelle où les caractérisations de composants nécessite leur démontage pour une intégration dans un instrument dédié ("Scatterometer" par exemple).
L’intérêt de la nouvelle approche est donc évident et intéressera l’ensemble de la communauté des détecteurs terrestres d’ondes gravitationnelles.

Le sujet de la thèse s’articule selon 3 axes :
- Optimisation des performances du laser balayé en fréquence et du système de recombinaison de la lumière rétrodiffusée et l’oscillateur local. Analyse et optimisation de la sensibilité du SLS_Id. Il s’agit d’un travail expérimental qui convoque des compétences en photonique, optique fibrée, asservissements, méthodes de détection de signaux faibles, traitement du signal pour élaborer la meilleure stratégie de détection. On pourra envisager une approche de l'exploitation des signaux interférométriques issus du SLS_Id par intelligence artificielle ou "machine learning" selon les compétences du candidat/candidate dans ces domaines.

- Analyse de la sensibilité du SLS_Id dans le cas de configurations optiques représentatives des bancs de Virgo. Extraction des paramètres de diffusion propres à chaque composant et comparaison avec l’indicatrice de diffus
Voir plus sur le site emploi.cnrs.fr...