Description du 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 diffusion, couplage de modes).

[1] W. Blanc et al. Opt. Commun., 131300 (2024)
[2] M. Wang et al. Opt. Exp., 28, 20225 (2020)
[3] Q. Xie et al. Nanoscale Adv. 6, 489 (2024)

Informations pratiques
- Durée du doctorat : 36 mois
- Encadrement industriel : Fastlite by Amplitude
- Laboratoire d’accueil : Institut de Physique de Nice (France)
- Directeur de thèse : Dr Matthieu Bellec
- Co-laboratoire d’accueil : Université Leibniz de Hanovre (Allemagne)
- Co-directeur de thèse : Pr Antonio Calà Lesina
- Détachements : Université Nazarbayev (Kazakhstan, 1 mois) pour la caractérisation de la rétrodiffusion de la lumière.

Contexte de travail

Au cours des quatre dernières décennies, le verre, les vitrocéramiques et les composites ont contribué aux avancées socio-économiques les plus avancées en tant que matériaux de haute technologie. Pour concurrencer les économies émergentes comme la Chine et l'Inde, le secteur verrier européen doit viser le leadership en investissant davantage dans la recherche et l'innovation afin de développer de nouveaux matériaux et de former des spécialistes pour un marché concurrentiel mais prometteur.

Contribuer à ce défi est l'objectif principal du projet « Verres fonctionnels structurés pour applications laser, de détection et de santé » (FunctiGlass), dédié aux matériaux de haute technologie avancés pour trois secteurs : les sources lumineuses, les capteurs et les applications biologiques.

FunctiGlass, coordonné par le CNRS, est un programme de recherche et de formation interdisciplinaire unique, avec un double diplôme, dans le cadre des réseaux doctoraux d'Horizon Europe (Actions Marie-Skłodowska Curie, projet 101169415). Il formera 11 doctorants qui participeront à un programme conjoint de formation à la recherche basé sur une coopération très étroite entre le monde universitaire et l'industrie. Il permettra aux stagiaires d'évoluer dans 11 environnements académiques (universités et instituts de recherche) et 9 environnements non académiques (industrie et PME) représentant 9 pays différents. Chaque doctorant sera encadré par deux tuteurs académiques de différents pays (partageant leur temps entre les deux unités) et un mentor (partenaire industriel) afin de garantir le partage de connaissances intersectorielles et l'acquisition de compétences transférables, axées sur l'entrepreneuriat et l'innovation. Grâce à la formation multidimensionnelle du programme FunctiGlass, les 11 doctorants excelleront dans l'économie du futur en acquérant une perspective et un état d'esprit pluridimensionnels pour devenir de futurs leaders de la science du verre, et en particulier des matériaux nano/microstructurés à base de verre. Grâce à ce programme, ils trouveront leur propre voie d'innovation, que ce soit dans le milieu universitaire ou dans l'industrie.

Le projet créera les conditions nécessaires à l'établissement de relations durables entre les secteurs académique et privé pour le transfert de technologies et de compétences. Cinq établissements délivreront les doubles diplômes : Université Côte d’Azur (Nice, France), Universités de Tampere (Finlande), Université Gottfried Wilhelm Leibniz de Hanovre (Allemagne), Université Milan-Bicocca (Italie) et Institut de recherche sur les basses températures et les structures de l’Académie polonaise des sciences (Wroclaw, Pologne).

Partenaires industriels : AOI Tech (France), Corning (France), Fastlite (France), Klearia (France), Else Nuclear (Italie), Nobula3D (Suède), Nyfors Teknologi (Suède), Rosendahl Nextrom (Finlande), Scout Scientific Outsourcing (Pologne).

Autres universités partenaires du projet (ne délivrant pas de doctorats) : Université de Cergy-Pontoise (France), Université de Gand (Belgique), Université de Pardubice (République tchèque), Université de Nazarbayev (Kazakhstan), Université d’Umeå (Suède).

Site web du projet : https://functiglass.eu

Le poste se situe dans un secteur relevant de la protection du potentiel scientifique et technique (PPST), et nécessite donc, conformément à la réglementation, que votre arrivée soit autorisée par l'autorité compétente du MESR.

Le poste se situe dans un secteur relevant de la protection du potentiel scientifique et technique (PPST), et nécessite donc, conformément à la réglementation, que votre arrivée soit autorisée par l'autorité compétente du MESR.

Contraintes et risques

Critères de recrutement
- Règle de mobilité MSCA : les chercheurs ne doivent pas avoir résidé ni exercé leur activité principale (travail, études, etc.) dans le pays du bénéficiaire recruteur pendant plus de 12 mois au cours des 36 mois précédant immédiatement leur date de recrutement.
- Tous les chercheurs recrutés dans le cadre d’un contrat de recrutement doivent être doctorants (c’est-à-dire ne pas être déjà titulaires d’un doctorat à la date de recrutement).
- Être titulaire d’un master avant la date de début du contrat.
- Excellence scientifique requise pour le projet de doctorat.
- Maîtrise de l’anglais (oral et écrit), le projet se déroulant en anglais. La maîtrise du français serait appréciée.
- La connaissance de la langue du pays d'accueil peut être considérée comme un atout.
- Esprit d'équipe.

Critères spécifiques à ce doctorat :
- Bonnes connaissances en science des matériaux, luminescence et technologie des fibres.
- Connaissances de base en cristallographie et optique en guide d'ondes.
- Master en science des matériaux ou physique, ou équivalent, avec une expérience en travaux expérimentaux.

Le salaire mensuel brut, basé sur les règles MSCA, varie entre 1 920 € et 4 063 €, selon le pays de recrutement.

L'étudiant(e) percevra également une allocation de mobilité et une allocation familiale (selon la situation familiale) pouvant atteindre respectivement 600 € et 495 € par mois.

Le/La doctorant(e) partagera son temps entre les deux universités, sur la base d'une longue période dans chaque pays.