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Doctorant (H/F): Miroir analogique optique à retournement temporel de signaux radiofréquence

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

Date Limite Candidature : jeudi 13 mai 2021

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Informations générales

Référence : UMR7587-ANNLOU-002
Lieu de travail : PARIS 05
Date de publication : jeudi 22 avril 2021
Nom du responsable scientifique : Anne Louchet-Chauvet
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

Le retournement temporel est une technique basée sur l'invariance de l'équation de propagation des ondes dans un milieu inhomogène. Il permet de focaliser spatialement et temporellement une onde dans un tel milieu, après avoir enregistré la signature du canal de transmission (ici la réponse du milieu à une impulsion courte). Lorsque le milieu de propagation est non stationnaire, le canal de transmission change constamment. Il faut envoyer le signal retourné avant que le canal de transmission ne change, sans quoi la focalisation ne sera pas effective. Il est donc crucial de limiter le temps de latence entre l'instant de mesure du signal étalé temporellement, et l'instant où l'on réémet le signal retourné. Les premières démonstrations de principe du RT d'ondes radiofréquence ont fait appel à une conversion analogique-numérique. Pour traiter de grandes bandes passantes (GHz), le temps de latence devient problématique car le taux d'échantillonnage des convertisseurs analogique-numérique actuels culmine à 6000MS/s. Une solution 100% analogique permettrait de s'affranchir de cette étape de conversion dans le domaine numérique.

Nous concevons et développons des architectures analogiques originales permettant de réaliser des fonctions de traitement de signaux radiofréquences sur porteuse optique. Ces architectures s'appuient sur l'interaction lumière matière dans des cristaux dopés avec des ions de terre rare et refroidis à quelques kelvins. En particulier, le phénomène d'écho de photon, qui permet de faire émettre par un ensemble atomique une impulsion lumineuse de forme temporelle contrôlée, est un ingrédient de choix pour réaliser le retournement temporel.

Nous venons de proposer une architecture particulièrement prometteuse [1] qui dépasse déjà en termes de bande passante les architectures précédemment publiées [2]. Si les premiers résultats sont encourageants, beaucoup reste à faire pour valider son potentiel pour la refocalisation d'ondes en milieu hétérogène non stationnaire. La fidélité du retournement temporel, sa robustesse à des signaux modulés en phase, ainsi que la bande passante et le temps de latence seront les figures de mérite qu'il nous faudra étudier et optimiser. Si les performances sont suffisantes, on pourra envisager une démonstration sur signaux RF réels dans une cavité réverbérante. La qualité de la refocalisation temporelle et/ou spatiale nous permettra alors de juger de la pertinence de notre approche.

L'objectif de la thèse, principalement expérimentale, sera de prendre part à ce projet sur le retournement temporel d'ondes radiofréquence dans un cristal dopé. L'étudiant manipulera différentes sources lasers agiles en fréquence, composants optoélectroniques et appareils cryogéniques. Il s'impliquera dans le dispositif expérimental, en participant à sa conception et sa construction, mais également dans la prise de données, l'analyse et l'interprétation des résultats. Il pourra communiquer sur ses résultats lors de conférences et sous forme d'articles scientifiques.

[1] A. Louchet-Chauvet, Analog time-reversal of optically-carried RF signals with a rare earth ion-doped processor with broadband potential, 2018 International Topical Meeting on Microwave Photonics (2018)
[2] H. Linget, L. Morvan, J.-L. Le Gouët and A. Louchet-Chauvet, Time-reversal of optically-carried radiofrequency signals in the microsecond range, Optics Letters 38, 643 (2013).

Contexte de travail

L'Institut Langevin est une Unité Mixte de Recherche de l'ESPCI Paris et du CNRS dédiée à la physique des ondes et à ses applications.
Il allie dans un esprit très pluridisciplinaire, recherche fondamentale, recherche appliquée et création d'entreprises.

Le spectre des ondes concernées est très large : ondes mécaniques (ondes acoustiques, élastiques et sismiques, vagues), ondes électromagnétiques (radiofréquences, micro-ondes, Térahertz) et optique (infrarouge et visible).

Les chercheurs de l'Institut se donnent pour objectif de comprendre les mécanismes de propagation de ces différents types d'ondes dans les milieux les plus complexes et de tirer parti de cette meilleure compréhension pour concevoir des instruments originaux pour la manipulation de ces ondes et l'imagerie de ces milieux.

Informations complémentaires

Thèse financée par l'ANR

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