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Thèse : Nouvelle génération de lidars atmosphériques par combinaison cohérente d'amplificateurs laser à semiconducteurs ((H/F)

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Français - Anglais

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Informations générales

Référence : UMR8501-PATGEO0-011
Lieu de travail : PALAISEAU
Date de publication : jeudi 26 mars 2020
Nom du responsable scientifique : Gaëlle LUCAS-LECLIN
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

Les enjeux environnementaux nécessitent des besoins de surveillance accrus de l'atmosphère pour connaître la répartition des aérosols, la proportion de différents gaz… Dans ce contexte, il est essentiel d'étudier de nouvelles approches pour la réalisation de sources laser adaptées aux besoins des lidars dédiés à l'analyse de l'atmosphère. Les diodes laser pourraient constituer une solution bien adaptée, du fait de leur efficacité électrique-optique, leur compacité et leur robustesse. Toutefois, la puissance crête extraite des composants disponibles aujourd'hui reste insuffisante pour les besoins des lidars atmosphériques. Nous proposons d'étudier une architecture de combinaison cohérente d'amplificateurs à semiconducteur en régime impulsionnel et d'évaluer le potentiel de cette nouvelle configuration pour les lidars.

La combinaison cohérente consiste en la superposition, par interférences constructives, des faisceaux issus de plusieurs sources laser en phase. Cette technique permet d'augmenter la puissance laser disponible sans dégrader les autres propriétés des faisceaux, en particulier leur spectre et leur profil spatial. Dans le domaine des lasers à semiconducteur, cela présente un intérêt tout particulier pour dépasser les limites des composants individuels.

Dans le cadre de cette thèse, nous proposons d'étudier des amplificateurs à section évasée, qui délivrent des puissances élevées dans des faisceaux proches de la limite de diffraction. Nous évaluerons le fonctionnement dynamique de ces amplificateurs en régime impulsionnel (puissance, phase, profil spatial,…). Nous développerons un dispositif expérimental de combinaison cohérente de ces composants dans une architecture d'interféromètre Mach-Zehnder à 2 ou 4 bras. Nous étudierons les performances du dispositif réalisé en relation avec les besoins spécifiques des lidars atmosphériques.

L'objectif de cette thèse est de démontrer le potentiel de la combinaison cohérente d'amplificateurs à semiconducteur pour de nouvelles applications, en particulier les lidars, en étendant les gammes de fonctionnement des dispositifs actuels (spectre, régime temporel).

Références :
T.Y. Fan, IEEE J. Sel. Top. Quant. Electron. 11(3), 56 (2005)
P. Albrodt et al, Optics Express 27(20), pp 27891-27901 (2019)
S. Spuler et al., Atmos. Meas. Tech., 8, 1073–1087 (2015)

Contexte de travail

Le groupe Lasers du Laboratoire Charles Fabry (https://www.lcf.institutoptique.fr/groupes-de-recherche/lasers) travaille depuis plusieurs années autour de la combinaison cohérente de lasers et d'amplificateurs, en collaboration avec des partenaires industriels et académiques européens spécialisés dans la conception, la réalisation et la modélisation de tels composants.
Ce travail est mené dans le cadre d'une collaboration avec le Laboratoire des Sciences du Climat et de l'Environnement (CEA, Saclay, https://www.lsce.ipsl.fr/).

Financement CNRS assuré dans le cadre de l'appel à projet 80Prime 2020.

Procédure de candidature:
La candidature devra inclure un CV, une lettre de motivation, une lettre de recommandation et tous les relevés de notes et copies de diplômes
A adresser par Email à Gaëlle Lucas-Leclin (gaelle.lucas-leclin@institutoptique.fr)

Contraintes et risques

Pas de risque particulier, mise en place des procédures de sécurité laser, possibilité d'expériences en vol dans le cadre du Service des avions français instrumentés pour la recherche en environnement (SAFIRE).

Informations complémentaires

Offre destinée aux candidats titulaires d'un diplôme d'ingénieur en optique, d'un Master 2 Recherche à forte dominante optique ou équivalent.
Les critères recherchés sont :
– Connaissances solides en optique, lasers
– Très grande rigueur scientifique
– Goût certain pour l'expérimentation
– Autonomie et motivation

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