Description du sujet de thèse

Cette thèse a pour objectifs de modéliser et d’analyser des nanostructures photoniques afin d’optimiser leur réponse optique. Nous porterons une attention particulière aux nanoparticules diélectriques couplées capables de générer des résonances de Mie. Nous modéliserons leurs réponses électromagnétiques et optimiserons leur paramètres afin (i) d’exalter les renforcements du champ électrique au sein du matériau diélectrique et (ii) de contrôler le spectre de diffusion.

Le premier objectif de ce travail est de mettre en œuvre des méthodes de modélisation des propriétés électromagnétiques de nanostructures photoniques diélectriques couplées et à déterminer les paramètres conduisant à des maxima de champs internes basés sur des résonances de Mie. Nous chercherons également à partir de la réponse spectrale calculée en champ lointain à prédire la gamme de fréquences pour laquelle le renforcement du champ interne est maximum.

Le second objectif sera de développer une méthode de design inverse basée sur l’analyse des singularités dans le plan des fréquences complexes des fonctions de réponse des nanostructures optiques. L’approche innovante consiste à optimiser la réponse spectrale de la structure par l’analyse de la distribution des singularités complexes. Nous développerons des méthodes d’apprentissage profond afin d’optimiser sur cette approche la réponse optique spectrale. Nous implémenterons cette méthode avec des méthodes numériques existantes au laboratoire capables de calculer les matrices de diffusion de nanostructures optiques, comme la méthode RCWA, la méthode différentielle, ou la méthode multipolaire.

Les nanostructures modélisées et optimisées dans le cadre de ce doctorat seront fabriquées et caractérisées en collaboration avec les partenaires scientifiques du groupe d’accueil.

Compétences attendues : Le candidat ou la candidate devra posséder une solide formation et une expertise en photonique numérique, en modélisation numérique et en photonique théorique. Une expérience avec Matlab, Python, FORTRAN/C/C++, LaTeX et d'autres logiciels sera appréciée.

Contexte de travail

Le projet sera mené à l'Institut Fresnel, à Marseille, France (https://www.fresnel.fr/), au sein de l'équipe Clarté. Le groupe Clarté de l'Institut Fresnel possède une expertise reconnue dans le développement de méthodes numériques électromagnétiques ainsi que dans la conception et l'analyse de composants optiques et de nanostructures. L'Institut Fresnel, qui regroupe environ 200 personnes, est un laboratoire de recherche associé à Aix-Marseille Université, au CNRS et à Centrale Méditerranée. Il est situé sur le campus Saint-Jérôme à Marseille.

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.