Thèse de doctorat: Fabrication laser et sources à peigne de fréquences pour la photonique térahertz (H/F)

Description du Poste

Sujet De Thèse

Les lasers à peigne de fréquences sont des sources lumineuses qui émettent simultanément de nombreuses fréquences optiques régulièrement espacées (« raies du peigne »), plutôt qu’une seule longueur d’onde. Dans le domaine temporel, cela correspond à un train d’impulsions ultracourtes très régulières (ou, de manière équivalente, à une émission multimode verrouillée en phase). Grâce à un espacement entre raies extrêmement stable et précisément défini, les peignes de fréquences constituent une « règle optique » reliant les fréquences optiques à des références radiofréquences (RF) avec une grande exactitude et une excellente cohérence.
Ils sont essentiels car ils permettent de nombreuses applications reposant sur une lumière multi-longueurs d’onde cohérente et stable en phase, notamment la spectroscopie et la métrologie de précision, les communications cohérentes, ainsi que la génération micro-onde à faible bruit. En photonique térahertz (THz) en particulier, les lasers à peigne sont très attractifs : lorsque deux (ou plusieurs) raies du peigne sont combinées sur une photodiode ultra-rapide, leur battement optique génère directement un signal THz dont la fréquence est fixée par l’espacement entre raies (ou par une différence de fréquences sélectionnée). Les lasers à peigne offrent ainsi une voie compacte, accordable et potentiellement intégrable pour produire un rayonnement THz cohérent, tout en fournissant des paramètres d’optimisation clairs—puissance par raie, cohérence, stabilité et largeur spectrale—afin d’améliorer les performances THz obtenues.
Ce projet de thèse vise à développer des sources laser à base de semi-conducteurs III–V—en particulier des lasers à peigne de fréquences sur substrats InP—et à les exploiter pour la génération térahertz par battement optique (photomélange).

Votre Environnement de Travail

Le/la candidat(e) travaillera principalement en salle blanche à l’IEMN, en développant et en optimisant des filières de micro/nanofabrication pour la réalisation de dispositifs lasers. Un premier axe de recherche portera sur la croissance épitaxiale, la fabrication et la caractérisation de lasers à peigne à base de boîtes quantiques et de puits quantiques, en s’appuyant sur des milieux actifs développés à l’IEMN (groupe EPIPHY). Les travaux incluront le développement de process, l’amélioration du rendement et de la reproductibilité, ainsi qu’une analyse détaillée des performances optiques et électriques des composants.
Une fois optimisées, les sources laser seront intégrées avec une photodiode ultra-rapide (développée par le groupe Photonics-THz) afin de générer un rayonnement THz par photomélange de raies du peigne. Cette étape permettra d’établir des liens clairs entre les caractéristiques du peigne laser (spectre, puissance, cohérence, stabilité) et les performances THz correspondantes.
Le/la doctorant(e) bénéficiera d’une formation complète aux moyens de salle blanche de l’IEMN. Les travaux s’appuieront sur des techniques de micro/nanofabrication incluant l’épitaxie par jets moléculaires (MBE), le dépôt de diélectriques (PECVD et/ou pulvérisation cathodique), la lithographie optique, la gravure de diélectriques par RIE, le transfert de motifs dans des hétérostructures III–V issues de MBE par gravure ICP, ainsi que le dépôt métallique pour la réalisation des contacts électriques. Le/la candidat(e) utilisera également un large ensemble de techniques de caractérisation pour évaluer les résultats des process, la qualité des matériaux et les performances des dispositifs, notamment la microscopie optique, la photoluminescence, la microscopie électronique à balayage (MEB/SEM), la microscopie à force atomique (AFM), la diffraction des rayons X (DRX/XRD), la profilométrie et l’ellipsométrie spectroscopique, complétées par la caractérisation optoélectronique des composants fabriqués. Plus globalement, ce projet s’inscrit dans les activités de recherche de l’IEMN sur les technologies d’émission lumineuse, avec des applications allant des sources laser pour les télécommunications/datacom jusqu’à la photonique THz basée sur des peignes de fréquences.
Le travail de thèse se déroulera à l’Institut d’Electronique de Microélectronique et de Nanotechnologie (IEMN) situé à Villeneuve-d’Ascq près de Lille en région Hauts-de-France. L'IEMN est un laboratoire de recherche regroupant 500 personnes (professeurs, chercheurs internationaux, ingénieurs, techniciens et étudiants) issues du CNRS, de l'Université de Lille, de l'Université Polytechnique Hauts de France et des écoles d’ingénieurs Centrale Lille et Junia-ISEN. Le cœur du laboratoire est centré sur les micro et nanotechnologies et leurs applications dans les domaines de l'information, de la communication, des transports et de la santé. Nos chercheurs disposent de moyens expérimentaux exceptionnels, en particulier de moyens technologiques et de caractérisation dont les capacités et les performances sont au plus haut niveau européen. L'IEMN fait partie du réseau RENATECH de grands centres technologiques.

Rémunération et avantages

Rémunération

La rémunération est d'un minimum de 2300,00 € mensuel

Congés et RTT annuels

44 jours

Pratique et Indemnisation du TT

Pratique et indemnisation du TT

Transport

Prise en charge à 75% du coût et forfait mobilité durable jusqu’à 300€

À propos de l’offre

À propos du CNRS

Le CNRS est un acteur majeur de la recherche fondamentale à une échelle mondiale. Le CNRS est le seul organisme français actif dans tous les domaines scientifiques. Sa position unique de multi-spécialiste lui permet d’associer les différentes disciplines pour affronter les défis les plus importants du monde contemporain, en lien avec les acteurs du changement.

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