Missions

Spectroscopie moléculaire à ultra-haute résolution et métrologie des fréquences à l'aide de technologies moyen infrarouges de pointe.

Le projet se concentre sur le développement de spectromètres moléculaires à ultra-haute résolution, utilisant des technologies de pointe dans l'infrarouge moyen (mid-IR). Il fait partie du projet CORALI (COherent mid-infrared RAdiometry and LIdar for atmospheric remote sensing) financé par l'ANR. Le candidat retenu sera affecté au Laboratoire de Physique des Lasers (LPL), sous la supervision de B. Darquié.

Mots clés : photonique moyen infrarouge, spectroscopie vibrationnelle à ultra-haute résolution, métrologie des fréquences, lasers à cascade quantique, lasers à peigne de fréquences, spectroscopie sous-Doppler, interférométrie de Ramsey, mesures de précision, physique moléculaire, physique quantique, optique quantique, molécules froides, refroidissement par gaz tampon, faisceaux moléculaires, optique et lasers, techniques du vide, électronique, micro-ondes, cryogénie, programmation et simulation.

Activités

Le LPL développe des spectromètres à haute résolution pour la spectroscopie vibrationnelle de précision de molécules en phase gazeuse, froides ou à température ambiante, afin d'améliorer les tests de physique fondamentale et les mesures de précision en général. Le candidat retenu travaillera à l'exploitation, dans ce contexte, de technologies mid-IR de pointe. Ces technologies comprennent (i) des sources laser : lasers à cascade quantique (QCLs) sub-Hz dans le mid-IR, peignes de fréquence mid-IR, peignes QCL, QCL dans de nouvelles régions du mid-IR (λ au delà de 15 µm) ... (ii) de nouveaux détecteurs ultrarapides : photodétecteurs infrarouges à puits quantiques (QWIP), détecteurs à cascade quantique (QCD) ... (iii) d'autres dispositifs photoniques mid-IR, tels que de nouveaux modulateurs d'amplitude ou de phase. Le candidat retenu exploitera en particulier des détecteurs quantiques ultra-sensibles et ultra-rapides (réponse en fréquence de quelques dizaines de GHz) basés sur une technologie récemment développée par le LPENS, l'un des partenaires du projet CORALI. Il/elle caractérisera et optimisera les performances (responsivité, détectivité, réponse en fréquence...) de ces détecteurs IR, et visera à démontrer des sensibilités sans précédent en les utilisant dans des systèmes de détection hétérodyne. Cela nécessitera l'utilisation de QCLs de qualité métrologique et la mise en place de démonstrateurs de métrologie de fréquence et de spectroscopie à ultra-haute résolution.

Ce projet fera progresser de manière significative le domaine de la métrologie des fréquences, de la photonique mid-IR et de la recherche sur les molécules froides. Il ouvre des possibilités d'utilisation des molécules polyatomiques et des technologies mid-IR pour effectuer des tests de physique fondamentale et sonder les limites du modèle standard, et pour explorer des applications en astrophysique et en sciences atmosphériques, afin, par exemple, d'améliorer les limites actuelles de résolution spectroscopique des systèmes LIDAR et de radiométrie hétérodyne. Le candidat contribuera à un domaine de pointe, en acquérant une expertise dans des technologies et méthodologies dernier cri.

Compétences

Le candidat doit être titulaire d'un doctorat dans un domaine pertinent de physique expérimentale ou de chimie-physique : physique moléculaire, physique atomique, spectroscopie, photonique, optique et lasers, optique quantique. Il/elle devra faire preuve d'initiative et de créativité, ainsi que des compétences et connaissances appropriées, nécessaires pour atteindre les objectifs du projet.

Contexte de travail

Le projet CORALI financé par l'ANR est une collaboration entre le Laboratoire de physique de l'ENS (LPENS), l'Office National d'Etudes et Recherches Aérospatiales (ONERA), le Laboratoire de Physique des Lasers (LPL) et THALES Research & Technology (TRT). L'objectif à long terme est de fournir des systèmes de détection mid-IR sensibles, précis et compacts pour des applications de radiométrie et de LIDAR, basées sur des QCLs et des QWIPs fonctionnant à température ambiante. L'activité se déroulera au LPL, Université Sorbonne Paris Nord, Villetaneuse, au sein de l'équipe 'Métrologie, Molécules et Essais Fondamentaux' (MMFT), mais le candidat retenu interagira avec les partenaires du projet CORALI, en particulier avec le partenaire LPENS, et aura donc un rôle décisif pour maximiser la synergie entre eux.

Contraintes et risques

Sans objet.