Missions

Le Laboratoire d’Optique Appliquée, situé sur le Campus de l’Ecole Polytechnique à Palaiseau, recrute un chercheur/une chercheuse postdoctoral pour poursuivre le développement de l’accélération laser-plasma à haute cadence de répétition. Le chercheur postdoctoral rejoindra l’équipe APPLI et collaborera avec l’équipe PCO sur la technologie laser Ytterbium. Les missions principales seront les suivantes :
• Développement d’un accélérateur 100 Hz au sein du projet LAPLACE, en collaboration avec une petite équipe d’ingénieurs, d’étudiants et de chercheurs. Réaliser la première expérience d’accélération d’électrons à 100 Hz, caractériser et optimiser les propriétés du faisceau d’électrons. Démontrer la qualité du faisceau et la robustesse de l’accélérateur.
• Mettre en place des expériences de preuve de principe pour l’accélération d’électrons pilotée par une technologie laser Ytterbium post-compressée. Générer et caractériser les premiers faisceaux d’électrons produits dans ce cadre.

Activités

- Prendre part aux expériences d’accélération laser-plasma sur la plateforme LAPLACE (tâche principale). Cela inclut la prise en main de l’expérience, la réalisation des expériences, la prise de données, l’analyse des données. Degré de responsabilité élevé.
- Planifier et réaliser les futures expérience d’accélération avec le laser Ytterbium (tâche principale). Cela inclut le design de l’expérience, les commandes du matériel et son implémentation puis la réalisation d’expériences de preuve de principe. Degré de responsabilité élevé.
- Participation à l’encadrement des doctorants. Responsabilité moindre.
- Rédaction d’articles sur les résultats obtenues et présentation des résultats lors de conférences internationales.

Compétences

Vous êtes titulaire d’un doctorat en physique et vous avez un fort intérêt pour la physique expérimentale avec des équipements à la pointe de la technologie. Vous aimez le travail en équipe, savez collaborer avec des doctorants et vous avez un goût prononcé pour la physique expérimentale. Une expertise en accélérateurs laser-plasma ou, a minima, en interaction laser-plasma à haute intensité est requise. Vous pouvez également avoir une expertise dans l’un ou plusieurs des domaines suivants : lasers femtoseconde à haute intensité, accélérateurs de particules. Vous avez de l’expérience en développement de petits codes (Python, Matlab) pour l’analyse de données. En option : des compétences générales en instrumentation et interfaces homme-machine (Python, Tango, Labview…) seraient également appréciées.

Contexte de travail

Le poste est ouvert au Laboratoire d’Optique Appliquée, situé sur le campus de l’École Polytechnique à Palaiseau, au sein du groupe APPLI, dirigé par Jérôme Faure. La recherche est axée sur l’accélération d’électrons relativistes par interaction laser-plasma, une technique émergente permettant d’accélérer des faisceaux d’électrons via l’interaction de lasers ultra-intenses avec des plasmas sous-denses. Les électrons sont accélérés dans le plasma sur des distances très courtes (de l’ordre du millimètre) et émettent des rayons X par interaction avec les champs du plasma ou les champs laser. Cela permet de produire des sources d’électrons et de rayons X aux caractéristiques uniques : compacité, taille micrométrique de la source et durée femtoseconde, ouvrant ainsi la voie à de nombreuses applications en médecine (imagerie, traitement du cancer), en science (physique, biologie), mais aussi dans l’industrie (contrôle non destructif).
Au cours des dernières années, notre équipe au LOA a démontré le premier accélérateur laser-plasma à haute cadence, produisant des faisceaux d’électrons à kHz dans la gamme 5–10 MeV. Nous travaillons actuellement à repousser les limites des lasers femtoseconde à haute puissance moyenne pour accélérer des particules à plusieurs centaines de MeV à 100 Hz ou plus. Pour ce faire, nous poursuivons deux axes de développement :
• Le premier est le projet LAPLACE (Laser Plasma Acceleration Center, voir https://laplace-loa.fr), une plateforme dédiée aux accélérateurs laser-plasma, que le groupe APPLI (https://loa.ensta-paris.fr/research/appli-research-group/) au LOA met actuellement en place. L’objectif est de développer un accélérateur fonctionnant à 100 Hz et produisant des électrons relativistes dans la gamme 20–200 MeV. L’accélérateur est piloté par un système laser Ti:Sapphire Thales à 100 Hz. Le projet LAPLACE-HR vise à porter l’accélération laser-plasma à un haut niveau de maturité (TRL 5-6) et à construire un véritable prototype, dont la robustesse et la stabilité permettront l’accès aux applications. La construction de la plateforme est actuellement en phase de finalisation, et l’expérience entrera en phase de mise en service en 2026.
• Le second axe est plus exploratoire et repose sur l’utilisation de la technologie laser Ytterbium (Yb). Les lasers Yb peuvent délivrer des puissances moyennes très élevées (jusqu’au kW), mais avec des durées d’impulsion plus longues (quelques centaines de femtosecondes). Le groupe PCO (https://loa.ensta-paris.fr/research/pco-research-group/) au LOA développe actuellement de nouvelles techniques de compression d’impulsions basées sur l’élargissement spectral non linéaire dans des cellules multi-passage, afin de réduire la durée des impulsions à 10–20 fs. L’idée est ici de mener des expériences de preuve de principe pour explorer le potentiel de cette technologie laser pour l’accélération laser-plasma.

Contraintes et risques

Lasers intenses, rayonnement ionisant, gaz comprimés