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CDD doctorant (H/F) en Interaction Laser - Matière

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Informations générales

Référence : UMR7341-OLIUTE-002
Lieu de travail : MARSEILLE 09
Date de publication : mardi 16 juin 2020
Nom du responsable scientifique : Olivier Utéza et Marc Sentis
Type de contrat : CDD Doctorant/Contrat doctoral
Durée du contrat : 36 mois
Date de début de la thèse : 1 octobre 2020
Quotité de travail : Temps complet
Rémunération : 2 135,00 € brut mensuel

Description du sujet de thèse

L'endommagement de cibles solides par impulsions laser ultrabrèves pose de manière critique le problème de la fragilité des composants optiques, en particulier ceux incorporant des structures métalliques leur permettant d'avoir une qualité réflective achromatique sur une très large bande spectrale. Cette fragilité est par exemple un point clé du fonctionnement des sources laser ultracourtes de puissance (lasers femtosecondes PW), porte d'accès à la connaissance de l'optique relativiste et à ses applications (accélération de particules, électrodynamique quantique, micro-photonique et micro-électronique relativiste). Par ailleurs, lorsque la puissance laser crête est moindre, les sources laser femtosecondes sont capables d'induire des interactions à distance, localisées et en volume ou surface de la plupart des matériaux. L'extrême agilité de ces lasers est ainsi une source d'importantes avancées, notamment en vue d'applications, comme par exemple la structuration locale de matériaux qui permet de leur conférer une fonction spécifique (optique/photonique, tribologique, etc.).
Dans le contexte d'un premier financement (2016-2019), nous avons ainsi pu démontrer que l'endommagement d'un matériau diélectrique en régime ultrabref est facilité (réduction de la fluence seuil d'endommagement) par rapport à des durées d'impulsions plus longues. Nous avons aussi montré que réduire la durée d'impulsion jusqu'à une durée de quelques cycles optiques (10-15 fs) n'induisait aucune fragilité particulière dans le cas de cibles métalliques.
Ces résultats, originaux à de telles durées d'impulsion, peuvent paraître surprenants ou contradictoires et le cœur des travaux proposés dans le cadre de cette thèse se placera dans une double perspective, fondamentale et appliquée. Il s'agira ainsi de comprendre finement le chauffage laser en régime ultracourt, notamment dans le cas des matériaux métalliques de transition (tungstène, nickel, par exemple) et post-transition (aluminium), et ensuite de mettre en œuvre cette connaissance pour développer des stratégies d'irradiation intelligentes (multi-spectrale, multi-pulse) permettant de réduire (ou d'augmenter) la dose énergétique nécessaire pour l'endommagement du matériau ou sa structuration.
Comprendre et façonner la transformation d'un matériau de manière agile et économe énergétiquement comme le permet une impulsion laser ultracourte permettra donc de promouvoir l'émergence d'une technologie clé pour le développement de matériaux fonctionnalisés intelligents et de proposer des solutions visant à réduire la vulnérabilité des composants optiques. Le sujet de ces travaux de thèse adresse ainsi deux thématiques aujourd'hui en forte expansion, la Photonique et les Matériaux.

Contexte de travail

Le laboratoire LP3, est une unité mixte de recherche d'une trentaine de personnes (UMR 7341) dépendant du CNRS (http://www.cnrs.fr/) et de l'Université d'Aix-Marseille (https://www.univ-amu.fr/), et situé sur le campus de Luminy, aux portes du Parc national des Calanques.
L'activité scientifique du laboratoire est centrée sur l'interaction laser-matière en régime d'impulsions courtes et ultracourtes. Les recherches menées concernent la compréhension des phénomènes fondamentaux présents lors de l'interaction entre un faisceau laser impulsionnel et la matière afin de contrôler les processus physiques qui gèrent cette interaction et de développer ainsi des procédés photoniques innovants.
Pour mener à bien ces travaux de thèse, l'étudiant(e) s'appuiera sur le système laser ASUR (plate-forme d'Applications des Sources Ultra-Rapides) et un environnement propice au sein du laboratoire (diversité et richesse des sources laser ; moyens importants d'analyse : AFM, MEB, microscope optique, confocal et Raman, spectromètre, etc. ; environ 5 personnes travaillant sur la thématique de l'interaction laser – matière en régime ultracourt dont les 2 co-encadrants de la thèse : MM. M. Sentis et O. Utéza). Pour précision, ASUR est une installation multifaisceaux environnée de caractéristiques (10/20 TW @ 25 fs - 8 GW @ 15fs, 800 nm, 25 fs nominale, sortie < 15 fs disponible, OPA fs: UV - IR) sur laquelle des expériences pompe – sonde ont déjà été développées lors de précédentes thèses.

Contraintes et risques

La personne recrutée sera de nationalité européenne ou Suisse (contrainte liée à la nature du financement) et aura reçu une solide formation en Optique, Lasers et Physique des Matériaux. Il/Elle sera titulaire d'un Master 2 (ou équivalent) en physique. Il/Elle aura de bonnes aptitudes au travail expérimental ainsi qu'à la communication orale et écrite pour présenter ses travaux en séminaires et conférences et rédiger des travaux et articles scientifiques (français et anglais nécessaires).
Les candidatures devront inclure un CV détaillé, une lettre de motivation, lettres de références si possible, les relevés de notes des deux années de Master et de la licence (ou d'école d'ingénieur).
Date limite de candidature : 31 Août

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