Doctorat (H/F) - Conception inverse de nanostructures inscrites par laser femtoseconde dans des fibres

Sujet de thèse :
Les fibres optiques ont permis de nombreuses révolutions au cours des dernières décennies. L'exemple paradigmatique est celui des télécommunications optiques, mais leurs champs d'application s'étendent également aux lasers et amplificateurs à fibre, ainsi qu'aux capteurs. L'une des principales propriétés exploitées concerne l'ultra-transparence du verre de silice pour les télécommunications et les lasers fibrés.

Contrairement à cette quête de transparence, une autre approche a été développée, basée sur l'utilisation de la diffusion lumineuse [1]. Cet effet induit des pertes optiques, mais il a été démontré qu'il peut être exploité pour développer de nouveaux capteurs optiques distribués ou des lasers à fibre à faible largeur de raie. Pour induire cette diffusion lumineuse, la voie choisie consiste à insérer des nanostructures au cœur de la fibre optique [1]. Ces nanostructures peuvent être directement intégrées (nanoparticules contenant des fibres optiques [1]) ou induites a posteriori par irradiation laser femtoseconde. Cette dernière consiste à focaliser étroitement un laser ultracourt directement au cœur de la fibre optique. À une énergie suffisamment élevée, une telle technique d'écriture laser directe permet de fabriquer des nanoréseaux dont les propriétés structurales sont contrôlées par les paramètres laser (principalement la polarisation) [2, 3]. Les performances des dispositifs finaux dépendent donc directement de notre capacité à comprendre le lien entre la diffusion de la lumière et les caractéristiques des nanostructures.

Dans ce contexte, ce travail de thèse consistera à étudier la diffusion de la lumière induite par des nanoréseaux inscrits par laser femtoseconde dans des fibres optiques en silice monomodes et multimodes. Il s'agira notamment d'optimiser les propriétés structurales des nanoréseaux afin de moduler la lumière diffusée (vers l'arrière, vers l'avant) et de contrôler le couplage modal. La première partie du travail s'appuiera sur des solveurs d'électrodynamique computationnelle, des simulations numériques et des méthodes de conception inverse pour la nanophotonique, afin d'obtenir une diffusion et un couplage modal contrôlés, tant en régimes de propagation linéaire que non linéaire. La deuxième étape de la thèse consistera à fabriquer par DLW des diffuseurs à nano-réseaux ponctuels et continus et à en réaliser la caractérisation expérimentale.

Les objectifs de la thèse sont les suivants :
- Optimiser la formation de nano-réseaux par des techniques de conception inverse pour l’ingénierie de la diffusion et du couplage de modes.
- Simuler la propagation de la lumière dans de telles fibres optiques nanostructurées monomodes et multimodes.
- Fabriquer des diffuseurs à nano-réseaux dans des cœurs de fibres optiques monomodes et multimodes.
- Caractériser les propriétés optiques de ces fibres optiques (atténuation, signal rétrodiffusé, diagramme de diffusio
Voir plus sur le site emploi.cnrs.fr...