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Doctorant en Photonique (H/F) - Optimisation des effets non linéaires en optique guidée par apprentissage automatique

Cette offre est disponible dans les langues suivantes :
Français - Anglais

Date Limite Candidature : mercredi 9 juin 2021

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Informations générales

Référence : UMR7252-BENWET-002
Lieu de travail : LIMOGES
Date de publication : mardi 13 avril 2021
Nom du responsable scientifique : Benjamin WETZEL
Type de contrat : CDD Doctorant/Contrat doctoral
Durée du contrat : 36 mois
Date de début de la thèse : 1 octobre 2021
Quotité de travail : Temps complet
Rémunération : 2 135,00 € brut mensuel

Description du sujet de thèse

Un contrat doctoral (36 mois) est disponible dans le cadre du projet STREAMLINE financé par l'ERC.

Mots-clés : Photonique non linéaire, Fibre optique, Optique intégrée, Caractérisation ultrarapide, Traitement d'impulsions optiques, Contrôle cohérent, Apprentissage automatique.

-= Missions =-
Le/la doctorant.e consacrera son temps à une nouvelle activité de recherche impliquant le contrôle des dynamiques non linéaires et des phénomènes ultra-rapides en optique guidée (processus de conversion de fréquence, instabilité de modulation, dynamiques solitoniques, génération de supercontinuum, etc.). Plusieurs approches de mise en forme d'impulsions et de plateformes optiques (fibres monomodes, fibres multimodes, circuits photoniques intégrés) seront mises en œuvre et testées pour l'optimisation de propriétés optiques spécifiques (caractéristiques spectro-temporelles, ainsi que la mise en forme spatiale dans les fibres multimodes) en vue du développement de « sources photoniques intelligentes ». La thèse est principalement expérimentale, mais est également fortement multidisciplinaire, couvrant des études numériques et théoriques des dynamiques non linéaires fondamentales en optique, avec une importante composante axée sur la mise en œuvre de techniques d'optimisation et d'apprentissage automatique basées sur l'intelligence artificielle.

-= Activités =-
- Le/la doctorant.e mènera des activités diversifiées sur la mise en forme d'impulsions optiques et le contrôle cohérent, l'optique non linéaire fibrée et intégrée, ainsi que sur des techniques de caractérisation optique ultra-rapide. Il/elle devra progressivement acquérir un bon niveau d'indépendance scientifique pour mener à bien les expériences et les simulations numériques en adéquations avec les objectifs de recherche du projet STREAMLINE.
- Dans ce contexte, le doctorant contribuera au déploiement et à la mise à niveau progressive d'un banc complet de traitement optique ultra-rapide et de caractérisation au sein du laboratoire. Cela comprendra l'interfaçage d'équipements d'instrumentation optique pour l'acquisition de données automatisée et le contrôle/optimisation itératif basée sur des approches d'intelligences artificielles. Cela comprend en outre, la mise en œuvre des expériences spécifiques aux objectifs de la thèse et une contribution, en tant que membre de l'équipe, au développement d'outils de caractérisation optique spécialisés ainsi qu'au déploiement (et éventuellement un soutien à la conception) de systèmes intégrés photoniques dédiés.
- Dans le cadre de ses travaux, le doctorant effectuera des simulations numériques pour la modélisation de la propagation optique non-linéaire via des codes disponibles (type NLSE) et développera/déploiera des outils numériques d'apprentissage automatique (ex : algorithmes génétiques/swarm, réseaux de neurones artificiels, etc.) pour l'optimisation adaptative des systèmes expérimentaux ainsi que le traitement et l'analyse de données obtenues numériquement ou expérimentalement.
- Le doctorant sera directement impliqué dans les tâches de gestion de groupe quotidienne des activités de recherche (ex : gestion des ressources expérimentales, commandes de matériel) ainsi que l'encadrement éventuel d'étudiants en Master. Il sera également attendu que le doctorant prenne progressivement des responsabilités en contribuant par exemple à des décisions sur les orientations et la planification scientifique, la rédaction de rapports, etc.
- Dans le cadre de ses activités, le doctorant communiquera sur ses résultats par des publications scientifiques (participation à la rédaction d'articles, participation à des colloques, séminaires). Il/elle sera également encouragé à prendre part à d'autres activités de vulgarisation /sensibilisation avec un public plus large (ex : Fête de la science, Nuit européenne des chercheurs) et à progressivement contribuer aux activités de la communauté scientifique (avec par exemple des revues d'articles).

-= Compétences=-
- Le candidat sera titulaire d'un Master en photonique, physique expérimentale, ingénierie, ou génie électrique (ou ayant acquis/en cours d'acquisition d'un diplôme équivalent type titre d'école d'ingénieur).
- Le candidat possédera idéalement une formation et des connaissances de bases couvrant les domaines de la physique, optique non linéaire, optique fibrée, physique des lasers, optoélectronique, traitement du signal, apprentissage automatique.
- Des compétences expérimentales préalables en optique fibrée/intégrée, lasers impulsionnels et/ou instrumentation optique seraient souhaitables.
- De solides compétences numériques avec Matlab (et/ou Python) sont souhaitées pour les modélisations numériques et l'interfaçage expérimental.
- Une maîtrise préalable de certains outils (ex : TensorFlow, Keras, PyTorch, Theano, ou similaire) et techniques d'apprentissage automatique et de contrôle adaptatif (ex : boucles de rétroaction, réseaux de neurones, algorithmes génétiques) serait appréciée.
- De bonnes compétences rédactionnelles et un très bon niveau d'anglais (B2/C1 minimum) sont exigés de la part du candidat.
- Idéalement, le candidat sera proactif, rigoureux, autonome, et possédera de bonnes compétences en communication permettant un travail d'équipe efficace.
- Le candidat possèdera une bonne curiosité scientifique et une motivation certaine vis-à-vis de la thématique de la thèse.

-= Autres compétences et connaissances directement pertinentes pour la thèse =-
- Des notions dans la conception de guides d'ondes et/ou de systèmes photoniques intégrés via FDTD ou « mode-solver » (ex: COMSOL, Lumerical) peuvent constituer un atout.
- Des compétences de base en programmation (C/C++/R) et une connaissance des microcontrôleurs électroniques (MCU) peuvent également être appréciables.
- Un niveau de français de base serait idéal pour assurer une communication efficace et une intégration harmonieuse.

-= Références =-
- B. Wetzel, et al. Customizing supercontinuum generation via on-chip adaptive temporal pulse-splitting, Nature Communications, 9, 4884 (2018).
- G. Genty, et al. Machine learning and applications in ultrafast photonics, Nature Photonics, 15, 91 (2021).
- R. Florentin, et al. Shaping the light amplified in a multimode fiber, Light: Science & Applications, 6, e16208 (2017)
- K. Krupa, et al. Spatial beam self-cleaning in multimode fibres, Nature Photonics, 11, 237 (2017).

Contexte de travail

Le/la candidat.e retenu.e intégrera l'Institut de Recherche Xlim sur le site géographique de Limoges (France), ville de 130 000 habitants au cœur de la Région Nouvelle-Aquitaine reconnue pour sa qualité de vie. Xlim est une unité mixte de recherche multidisciplinaire (UMR - CNRS 7252), en association avec le Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS). L'Institut rassemble plus de 500 universitaires, chercheurs, personnels techniques et doctorants avec des expertises couvrant de vastes domaines de l'électronique et des micro-ondes, de l'optique et de la photonique, des mathématiques, de l'informatique et du traitement d'image.

Pour cette thèse, le doctorant sélectionné rejoindra le Département Photonique de Xlim et travaillera sous la direction du Dr Benjamin Wetzel (Chargé de Recherche CNRS). Il mènera des recherches à l'interface de l'équipe PhoCal (Sources laser & Contrôle cohérent) et de l'équipe BioPhot (Biophotonique & Imagerie) dans le cadre d'un projet ERC Starting Grant (STREAMLINE – 2021-2026). Le candidat intégrera un groupe international et dynamique qui comprendra plusieurs postdocs et doctorants travaillant conjointement sur le projet pendant toute la durée de la thèse. Le doctorant sera rattaché à l'Université de Limoges (Ecole Doctorale SISMI) et aura également l'occasion de collaborer avec plusieurs partenaires académiques nationaux et internationaux (ex : Allemagne, Canada, Italie, Royaume-Uni...) au cours de sa thèse.

- Plus d'informations sur les dernières activités de recherche ici : www.smartphotonics.net

- Plus d'informations sur le projet STREAMLINE ici : www.streamline-project.com

This project has received funding from the European Research Council (ERC) under the European Union's Horizon 2020 research and innovation programme (grant agreement No. 950618)

Contraintes et risques

- Le laboratoire est équipé de lasers femtosecondes (Classe 3) pour lesquels des protections adaptées sont prévues.

Informations complémentaires

-= Pièces justificatives demandées =-
- Un CV avec relevé de notes complet (et éventuel classement)
- Une lettre de recommandation (d'un encadrant de stage/projet ou similaire)
- Une lettre de motivation du candidat.
- Une certification d'anglais (ex : TOEIC, TOEFL) ou une preuve d'aptitude linguistique (anglais et/ou français) serait également souhaitable (optionel)
- S'il le souhaite, le candidat pourra également déposer son rapport/mémoire de stage sur le portail en ligne.

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