Offres de thèses
Accueil › Recrutement › Offres de thèses
Ultrafast nonlinear optical response and dynamics of 2D thin films
Description : Two-dimensional thin films are well-known for their high optical nonlinearities. For this reason, they
are currently the best candidates for mode-locking of laser systems.1 Recently, during two PhD thesis, we optimized Sb2Te3 and Bi2Se3 layers to obtain significant nonlinear absorption. More specifically, the saturable absorption behavior obtained was the highest ever reported in the field of nonlinear optics by similar experimental techniques.2-5.
These high optical nonlinearities are emanating from the topological insulator character of the layers which can be observed in 2D structures. However, the relation between the structural characteristics of topological insulators and their optical nonlinearities is still not sufficiently explored. The target of the thesis is to shed light on the origins of the nonlinear optical properties of 2D topological insulators (like Sb2Te3, Bi2Te3 and Bi2Se3). This will allow a better understanding of the physical mechanisms that give rise to the nonlinear refraction and absorption of the thin films. The objectives of the thesis are the following :
- Objective 1 : Thin film deposition and preparation.
- Objective 2 : Nonlinear optical studies.
- Objective 3 : Ultrafast dynamics of the 2D layers.
Laboratoire : Institut Fresnel, 52 Av Escadrille Normandie Niemen, 13013 Marseille
Directeur de thèse : Iliopoulos Konstantinos, Equipe ILM
Financement : Aix Marseille Université.
Durée : 36 mois
Contact : Iliopoulos Konstantinos konstantinos.iliopoulos@fresnel.fr
Documents demandés : CV, notes, lettre de motivation
Smart microscopes and their application to imaging of biological tissues
PhD position to study smart microscopes and their application to imaging of biological tissues
Description : We are looking for an enthusiastic, ambitious candidate to join our efforts in elucidating animal septin organization and function. Applicants should have a Master’s or PhD degree in applied physics, biophysics, data science, or a related field, experience in the development of optical instruments, particularly in the field of optical microscopy, and proficiency in programming (MATLAB, Python) and image processing.
Laboratoire : Institut Fresnel, Marseille
Direction de thèse : Loïc Le Goff, équipe MOSAIC
Financement : ANR
Durée : 36 mois - Début automne/hiver 2023
Contact : loic.legoff@fresnel.fr
Interested applicants are invited to submit a letter of interest, a CV, and contact information for 2 references
Smart microscopes and their application to imaging of biological tissues
PhD position to study smart microscopes and their application to imaging of biological tissues
Description : We are looking for an enthusiastic, ambitious candidate to join our efforts in elucidating animal septin organization and function. Applicants should have a Master’s or PhD degree in applied physics, biophysics, data science, or a related field, experience in the development of optical instruments, particularly in the field of optical microscopy, and proficiency in programming (MATLAB, Python) and image processing.
Laboratoire : Institut Fresnel, Marseille
Direction de thèse : Loïc Le Goff, équipe MOSAIC
Financement : ANR
Durée : 36 mois - Début automne/hiver 2023
Contact : loic.legoff@fresnel.fr
Interested applicants are invited to submit a letter of interest, a CV, and contact information for 2 references
Offres de Thèses à pourvoir pour Sept-Oct. 2023
Candidatez maintenant et avant le 28 mars 2023, pour débuter votre thèse en Septembre-Octobre 2023 !
Nos sujets de thèses sont nombreux et variés : signal theory, image analysis & reconstruction, modelling in electromagnetism, experimental optics in advanced imaging (applications in biology or astronomy), characterization & detection methods, optical components, nanophotonics...
Pour candidater, contacter directement le(s) chercheur(s) référent(s) du/des sujets qui vous intéressent
- ABDEDDAIM
Métamatériaux et Métasurfaces variant dans le temps.
redha.abdeddaim@fresnel.fr
- BAFFOU
Suivi de l’activité de neurones en culture par microscopie de front d’onde.
guillaume.baffou@fresnel.fr
- CHAIGNE
Photoacoustic imaging of neuronal activity in mice.
thomas.chaigne@fresnel.fr
- CHAMARD
Variable field‐of‐view x‐ray crystalline microscopy for in vivo study of biomineralization.
virginie.chamard@fresnel.fr
- DURT
2 photon correlations : from fundamentals to applications.
thomas.durt@fresnel.fr
- FADE
Diagnostic optique de propriétés biomécaniques de la cornée humaine : application
à la détection précoce du kératocône et à la mise en évidence de kératoplastie ancienne.
julien.fade@fresnel.fr
- GRALAK
Etude théorique et numérique des cristaux photoniques modulés en temps
boris.gralak@fresnel.fr
- ILIOPOULOS
Ultrafast nonlinear optical response and dynamics of 2D thin films.
konstantinos.iliopoulos@fresnel.fr
- KHALIGHI
Optimisation des liaisons satellitaires laser avec l’intelligence artificielle.
ali.khalighi@fresnel.fr
- LE GOFF
Illumination structurée et ciblée pour la microscopie super-résolue.
legoff@fresnel.fr
- LUMEAU
Multilayer structures with striking visual effects for art and security applications.
julien.lumeau@fresnel.fr
- MAIRE - CHAUMET
Optical Fourier Ptychography for super-resolved imaging
patrick.chaumet@fresnel.fr & guillaume.maire@fresnel.fr
- RENVERSEZ-ZOLLA
Photonic of nonlinear media : Application to the redefinition of the nonlinear susceptiblities of highly dispersive and anisotropic nanostructures.
gilles.renversez@fresnel.fr & frederic.zolla@fresnel.fr
- SORIANO
High resolution three-dimensional optical profilometry.
gabriel.soriano@fresnel.fr
- WENGER
Optically-controlled thermal nanotweezers to manipulate single nano-objects.
jerome.wenger@fresnel.fr
- ZERRAD
Mesure interférométrique directe du bruit thermique des composants multidiélectriques des détecteurs d’ondes gravitationnelles.
myriam.zerrad@fresnel.fr
Vite, candidatez dès aujourd’hui et avant le 28 mars 2023 pour un début de thèse à la rentrée universitaire 2023 (septembre-octobre) - Bourse de l’ED 352, Aix Marseille Université !
Les auditions seront réalisées en Mai 2023 au laboratoire puis à l’École Doctorale le cas échéant. Le dossier complet de candidature devra comprendre les pièces suivantes :
• le CV du candidat
• une lettre de motivation
• deux lettres de recommandation (resp. formation et resp. stage M2)
• la copie des diplômes
• les relevés de notes et mentions éventuelles
Mesure microondes d’analogues de poussières protostellaires pour améliorer la compréhension de la formation des planètes
Contexte : Cette thèse s’effectuera dans le cadre du projet interdisciplinaire Dust2Planets dont le but est d’étudier les premières étapes de la formation planétaire, en particulier la croissance des poussières dans les disques protoplanétaires. Nous étudions les signatures de la croissance des poussières dans les disques proto-planétaires à travers une approche innovante, la mesure en microonde des propriétés optiques d’analogues de poussières. En effet, les processus exacts de croissance sont mal connus et toute nouvelle information directe, en particulier sur les poussières centimétriques, sera fondamentale.
Objectifs : Pour participer à la compréhension des observations provenant des meilleurs télescopes, ce travail poursuivra une thèse préliminaire qui vient de se conclure. L’un des objectifs principaux sera d’enrichir notre base de données (EMSCOP) avec la réponse électromagnétique de nouveaux analogues de poussières, réalisés par impression 3D. Les interactions ondes/objets seront mesurées dans notre chambre anéchoïque rénovée. Ces mesures seront utilisées pour qualifier formes et tailles des poussières dans les disques protoplanétaires. Les retombées du projet sont nombreuses et s’étendent au-delà de l’astrophysique.
Financement : ERC Adv. Grant Dust2Planets
Directeur de thèse : Amélie Litman
Co-encadrants : Jean-Michel Geffrin (Institut Fresnel), François Ménard (IPAG)
Lieu principal d’activité : Institut Fresnel, Marseille
Contact : J-M Geffrin : jean-michel.geffrin@fresnel.fr
PhD position Isotropic-Resolution Tomographic Diffractive Microscopy
PhD position : "Isotropic-Resolution Tomographic Diffractive Microscopy : 4Pi TDM and Mirror-Assisted TDM"
2 thesis offer in the the framework of the joint IRIMAS-Fresnel ANR TARANIS grant (1 PhD at IRIMAS and 1 PhD at Fresnel) to study isotropic-resolution TDM. Several approaches are possible : combining sample and illumination rotations, using a 4Pi setup, or using mirror-assisted TDM approach (see attached .Pdf)
Laboratoires : Institut Fresnel - Aix Marseille Université Marseille & IRIMAS – Université de Haute-Alsace, Mulhouse
Direction de thèse : Guillaume Maire (Marseille), Olivier Haeberlé et Nicolas Verrier (Mulhouse)
Financement : ANR TARANIS
Durée : 36 mois - Starting date as early as possible
Contact : Guillaume Maire - guillaume.maire@fresnel.fr
PhD position AUDRANDE France-Australia "Near-field effects in electromagnetism"
PhD position "Near-field effects in electromagnetism" in the frame of AUDRANDE - COFUND, Marie Skłodowska-Curie Actions (MSCA), Horizon Europe, European Union, with Aix-Marseille Université (AMU) & The University of Sydney (USYD)
Application Deadline : 11/04/2023
Type of Contract : PhD (Temporary contratc - 3 years) - Full-time
Starting Date : 14/2/2023
Supervisors : Stefan Enoch & Martijn de Sterke
Info also on Euraxess website : https://euraxess.ec.europa.eu/jobs/71313
- PhD position AUDRANDE
Study the role of septins in epithelial tissues
Description : We are looking for an enthusiastic, ambitious candidate to join our efforts in elucidating animal septin organization and function. Applicants should have a background in cell or developmental biology, bioengineering, biophysics, or a closely related field. Prior experience with Drosophila genetics and handling, tissue mechanics measurements, or image analysis and data science will be a plus, but is not required.
Laboratoire : Institut Fresnel, Marseille
Direction de thèse : Loïc Le Goff and Manos Mavrakis
Financement : ANR
Durée : 36 mois - Starting date as early as spring 2023
Contact : Interested applicants are invited to submit a letter of interest, a CV, and contact information for two references to Loïc Le Goff (loic.legoff@fresnel.fr) and Manos Mavrakis (manos.mavrakis@fresnel.fr)
Study the role of septins in epithelial tissues
Description : We are looking for an enthusiastic, ambitious candidate to join our efforts in elucidating animal septin organization and function. Applicants should have a background in cell or developmental biology, bioengineering, biophysics, or a closely related field. Prior experience with Drosophila genetics and handling, tissue mechanics measurements, or image analysis and data science will be a plus, but is not required.
Laboratoire : Institut Fresnel, Marseille
Direction de thèse : Loïc Le Goff and Manos Mavrakis
Financement : ANR
Durée : 36 mois - Starting date as early as spring 2023
Contact : Interested applicants are invited to submit a letter of interest, a CV, and contact information for two references to Loïc Le Goff (loic.legoff@fresnel.fr) and Manos Mavrakis (manos.mavrakis@fresnel.fr)
Probing the nanoscale architecture of the bone-tendon interface with X-ray texture tomography
Description : The selected PhD will take active part in the ERC project "TexTOM" which requires :
Experimental high-resolution characterization of the bone-tendon insertion with multi-modal x-ray imaging (texture tomography, phase-contrast imaging, absorption spectroscopy) at synchrotron light sources (European Synchrotron (ESRF), Grenoble)
Development of correlative optical image- based sample positioning algorithms for synchrotron implementation
Lab-based stimulated Raman scattering and polarized second-harmonic generation imaging of the bone-tendon interface
Laboratoire : Institut Fresnel, Marseille
Partenariat : ERC project
Durée : 36 mois - début Septembre-Octobre 2023
Contact : Tilman Grunewald - tilman.grunewald@fresnel.fr
- PhD position TexTOM
Offre de Thèse en imagerie optique biomédicale et biomécanique
Description : Diagnostic optique de propriétés biomécaniques de la cornée humaine : application à la détection précoce du kératocône et à la mise en évidence de kératoplastie ancienne
Laboratoire : Institut Fresnel, Marseille
Direction de thèse : Julien Fade, MCF HDR, ECM, Equipe DiMABio Institut Fresnel, et Olivier Boiron, PR ECM, IRPHE, et Laure Siozade-Lamoine, MCF AMU, Institut Fresnel
Partenariat : Thierry David/Loïc Dambricourt, AP-HM, Service d’Ophtalmologie, CHU La Timone Marseille
Lieux de travail : Institut Fresnel, Domaine Universitaire de Saint Jérôme, 13013 Marseille et Plateau Technique Imagerie Optique, CERIMED, La Timone, Marseille
Durée : 36 mois - début Septembre-Octobre 2023
Contact : julien.fade@fresnel.fr - Tél : +33 (0)4 13 95 54 94
Etudes in vivo de la biominéralisation par microscopie optique non-linéaire Raman cohérente
Description : La thèse se déroulera à l’Institut Fresnel, sur le campus de Saint Jérôme. L’étudiant.e intégrera
l’équipe Mosaic, en collaboration avec l’équipe Comix, l’IFREMER de Montpellier et le Centre
Scientifique de Monaco. Au cours de la thèse, l’étudiant.e devra développer le dispositif
expérimental de microscopie Raman cohérent adapté aux contraintes de l’observation in vivo. Des
animaux vivants seront reçus au laboratoire et élevés en aquarium à l’Institut. L’objectif de la thèse
est de développer le protocole permettant l’imagerie in vivo des tissus minéralisés des animaux
vivants, mener les premières expériences de biominéralisation in vivo et confronter les observations
à la littérature afin de proposer une interprétation des résultats.
Laboratoire : Institut Fresnel, CNRS, Marseille
Directeur de thèse : Duboisset Julien (HDR)
Co-directrice : Chamard Virginie (HDR)
Email : julien.duboisset@fresnel.fr virginie.chamard@fresnel.fr
Adresse : Institut Fresnel, Domaine Universitaire de Saint Jérôme, 13397 Marseille
Tel : 0413945482
Développement et validation d’algorithmes de reconstruction du signal en 3D pour la tomographie de fluorescence dans la seconde fenêtre biologique (SWIR)
Sujet : Cette thèse se place dans le cadre d’un projet collaboratif entre l’Institut Fresnel à Marseille, la plateforme Optimal de l’Institut pour l’Avancée des Biosciences (IAB) à Grenoble, et la société Kaer Labs à Nantes, pour le développement d’un système de tomographie de fluorescence dans la seconde fenêtre biologique. La mission du doctorant sera de développer des algorithmes de reconstruction 3D pour la localisation de sources de fluorescence.
Le projet de thèse porte sur le développement d’un algorithme de reconstruction exploitant les images de fluorescence issues d’un système d’imagerie de fluorescence pour le petit animal
Détails et Profil recherché en P.J.
Financement : Thèse CIFRE avec KAER LABS
Durée : 36 mois
Contact :
Anabela Da Silva - DR CNRS, Equipe de recherche DiMABio, Institut Fresnel / CERIMED - Tel : +33 4 13 94 54 79
Responsable entreprise : Pierre-Alix Dancer(CEO)
Développement de filtres optiques interférentiels à faible absorption pour les lasers de puissance
Sujet : Les lasers de forte puissance continue présentent un très vaste champ d’applications industrielles,
militaires et scientifiques. Parmi les différents composants optiques d’un système laser, les filtres à
base de couches minces optiques sont des éléments clés pour fonctionnaliser les surfaces (antireflets,
miroirs, dichroïques). Malgré des niveaux d’absorption pouvant descendre au-dessous de l’ordre de la
partie par million (ppm) dans les couches, les échauffements induits sous forte puissance laser
constituent une limitation pour les performances laser, allant de la déformation de front d’onde jusqu’à
éventuellement l’endommagement des optiques. Dans un contexte de montée en puissance des
sources laser, l’objectif de la thèse est le développement de composants permettant de limiter les effets
thermiques, par l’optimisation des technologies de fabrication (choix des matériaux et paramètres de
dépôts), par optimisation des designs (minimisation des champs électriques), et par le contrôle de
l’absorption locale des composants (en créant un profil d’absorption maitrisé par exemple afin
d’uniformiser spatialement la distribution spatiale d’énergie absorbée).
Financement : CIFRE
Durée : 36 mois – début dès que possible
Contact : Laurent Gallais, Catherine Grèzes-Besset, Julien Lumeau
Tel. : +33 6 20 98 69 46 / +33 4 42 36 97 08 / +33 6 72 28 90 71
e-mail : laurent.gallais@fresnel.fr / GREZES-BESSET@cilas.com / julien.lumeau@fresnel.fr
Advanced numerical modeling of nonlinear photonic components
Title : Advanced numerical modeling of nonlinear photonic components
Place : Insitut Fresnel
Supervisors : Hervé Tortel (Professor), Anne-Laure Fehrembach (Assistant professor), Evgueni
Popov (Professor)
Funding : DGA/AMU (starting date september/october 2022)
Candidate profile : students interrested in the numerical modeling of physical phenomena
Application : CV and master gardes 15 april 2022
contacts : Hervé Tortel, Anne-Laure Fehrembach
Improving the lifetime of optics for high power lasers in space
Title : Improving the lifetime of optics for high power lasers in space
Location : Institut Fresnel, Marseille, France.
Requirements : MASTER in material science / physical chemistry / physics ; knowledge of
surface analyzing techniques is recommended, knowledge in optical instrumentation (lasers)
appreciated.
Postulation deadline : March 31st 2022
Feedback date : mid-June (or before)
Starting date : October 1st 2022
Thesis Advisors : Franck WARGNER and Jean-Yves NATOLI
Responsible person at the French space agency (CNES) :
Delphine FAYE
DCT/AQ/LE
Photo-induced thermal radiation in optical interferential filters
Compétences requises :
Le candidat doit être titulaire d’un master en physique ou d’un diplôme d’école d’ingénieur. Le travail à à réaliser présentera des aspects théoriques, numériques et expérimentaux à mener en parallèle. Le candidat candidat doit donc présenter un certain goût pour ces différentes approches de la physique en général et de l’optique en particulier, et de l’optique en particulier. Une formation de base en optique est souhaitable.
Laboratoire d’accueil : Institut Fresnel, UMR 7249, CNRS/AMU/ECM
Superviseurs : Claude Amra et Myriam Zerrad
Candidature : Envoyer CV, lettre de motivation et relevés de notes avant le 15 mars 2022 à myriam.zerrad@fresnel.fr.
Development of innovative thin film-based substrates for improving TIRF microscopy sensitivity and lateral resolution
Host organization : Institut Fresnel (UMR7249)
Supervisors : Guillaume Demesy (guillaume.demesy@fresnel.fr)
and Aude Lereu (aude.lereu@fresnel.fr)
Fundings : ANR
Starting date : between April 2022 and October 2022
Candidate profile :
We are looking for a highly motivated candidate with a solid background in physics/optics. As
this project involves numerical simulations and experimental realizations, we seek a candidate
with strong skills in programming and interest in experimental work and fabrication.
Please contact G. Demesy and A. Lereu with CV, motivations and if possible Master grades.
Faisceaux de Bessel non-diffractant pour les liaisons RF sans fil en champ proche : Modélisation, synthèse, contrôle dynamique et autoréparation
Expertise requise : Niveau master ou école d’ingénieur, dans le domaine de la physique,
l’électromagnétisme ou l’optique physique. Programmation en matlab, utilisation de
programmes en fortran. Des connaissances en hyperfréquence et antennes sont bienvenues.
Laboratoire d’accueil : Institut Fresnel, UMR-CNRS 7249, équipe CONCEPT
Cadre : Projet ANR LinkALL (IETR/IF/Thales Research & Technology) – Financement acquis
Période : contrat doctoral de 3 ans débutant au dernier trimestre 2021
Superviseurs : G. Soriano, C. Amra, M. Zerrad
Candidature : Envoyer CV et relevés de notes à myriam.zerrad@fresnel.fr
Theoretical and numerical study of spatio-temporally modulated photonic crystals
Thesis Director : Boris Gralak, Sébastien Guenneau
Place : Équipe Epsilon - Institut Fresnel
Fundings : CNES / DGA
Send CV and Letter to Boris Gralak and Sébastien Guenneau before March 31, 2021
Etude théorique et numérique des cristaux photoniques modulés spatio-temporellement
Directeurs de thèses : Boris Gralak, Sébastien Guenneau
Lieu principal d’activité : Équipe Epsilon - Institut Fresnel
Financement : CNES / DGA
Candidature : Envoyé CV et lettre de motivation à Boris Gralak et Sébastien Guenneau avant le 31 mars 2021.
Modélisation numérique avancée de composants photoniques non linéaires
Directeurs de thèse : Hervé Tortel, Anne Laure Fehrembach
Lieu principal d’activité : Institut Fresnel
Financement : DGA / AMU
Candidature : Nationalité européenne exigée
Analyse de la diffusion de la lumière par les défauts localisés et les contaminants
Directeurs de thèse : Myriam Zerrad, myriam.zerrad@fresnel.fr
Lieu principal d’activité : Équipe Concept - Institut Fresnel
Financement : CNES
Candidature : Envoyer CV, lettre de motivation et bulletins de notes à myriam.zerrad@fresnel.fr avant le 10 mars 2021
Modèle de sensibilité du champ électromagnétique et validation expérimentale
Directeurs de thèse : Guillaume Cartesi et Amélie Litman
Lieu principal d’activité : CEA CESTA
Financement : Bourse CEA
Date souhaitée pour le début de la thèse : 01/09/2021
Plus d’informations sur le site du CEA DAM
Modèle de sensibilité du champ électromagnétique et validation expérimentale
Directeurs de thèse : Guillaume Cartesi et Amélie Litman
Lieu principal d’activité : CEA CESTA
Financement : Bourse CEA
Date souhaitée pour le début de la thèse : 01/09/2021
Plus d’informations sur le site du CEA DAM
Modeling of dispersive electromagnetic resonators from modal expansion
Institute : Institut Fresnel
Ph. D. thesis supervisors : Maxence CASSIER et Boris GRALAK (HDR)
Email : maxence.cassier@fresnel.fr et boris.gralak@fresnel.fr
Address : Institut Fresnel, Domaine Universitaire de Saint Jérôme, 13397 Marseille
Tel : 04 91 28 89 56
Title : Modeling of dispersive electromagnetic resonators from modal expansion
Description :
Electromagnetic resonators are the basic elements of new composite materials such as photonic crystals, metamaterials and metasurfaces. These resonant elements are the key tools to obtain exotic optical properties : effective indices that can be lower than the one of the vacuum or even negative, significant field enhancements or gradients of effective index. These properties offer a vast range of potential applications in optical sensors, cloaking, flat and ultra-thin optics, innovative display devices [1-2] etc.
This Ph. D. thesis research program aims to establish a rigorous modal expansion modeling of the electromagnetic dispersive resonators in open free space. This modeling will be based on the formalism of the auxiliary fields which leads to express the dissipative Maxwell equations in the form of a conservative Schrödinger evolution equation which involves a self-adjoint Hamiltonian operator [3-4-5]. This augmented formulation of Maxwell’s equations will be used to perform a first rigorous spectral analysis of electromagnetic resonators on the real frequency axis. In a second step, techniques of complex analysis will be used to move from the real frequency axis to the lower half-plane of complex resonances, with the aim of establishing a rigorous modeling of resonators in terms of modes associated with the complex resonances of the system. The objective is to establish a rigorous theory of the method of modal expansion for electromagnetic resonators in this setting.
The research program will begin with the study of the simple case of a spherical resonator located in free space and filled with a homogeneous and dispersive material. This study will be carried out thanks to the analogy with the case of homogeneous dispersive layers [6]. The separable geometry of this resonator will have the advantage of allowing analytical calculations by using expansions of the considered fields on spherical harmonics (Mie theory). The rest of the research program will address more general theoretical examples, the numerical modeling of resonators [7-8] (in collaboration with the team ATHENA of the Insitut Fresnel (which uses the finite element method in such setting) or the engineering of metamaterials and metasurfaces [9].
Knowledge of the candidate in electromagnetism, Fourier analysis, spectral theory and complex analysis is desired. This Ph. D. proposal is at the interface between Theoretical physics and applied mathematics.
Références
[1] H. Bertin, Y. Brûlé, G. Magno, T. Lopez, P. Gogol, L. Pradere, B. Gralak, D. Barat, G. Demésy, and B. Dagens, Correlated Disordered Plasmonic Nanostructures Arrays for Augmented Reality, ACS Photonics 5, 002661 (2018). [2] La lettre innovation du CNRS, numéro 45, septembre 2018. [3] B. Gralak and A. Tip, Macroscopic Maxwell’s equations and negative index materials, J. Math. Phys. 51, 052902 (2010). [4] M. Cassier, C. Hazard and P. Joly, Spectral theory for Maxwell’s equations at the interface of a metamaterial. Part I : Generalized Fourier transform, Commun. Part. Diff. Eq. 42 (11), pp. 1707-1748 (2017). [5] M. Cassier, C. Hazard and M. Kachanovska. Mathematical models for dispersive electromagnetic waves : an overview, COMPUT MATH APPL 74 (11), pp. 2639-2928 (2017). [6] M. I. Abdelrahman and B. Gralak, Completeness and divergence-free behavior of the quasinormal modes using causality principle, OSA Continuum 1, 000340 (2018). [7] P. Lalanne, W. Yan, A. Gras, C. Sauvan, J. -P. Hugonin, M. Besbes, G. Demesy, M. D. Truong, B. Gralak, F. Zolla, A. Nicolet, F. Binkowski, L. Zschiedrich, S. Burger, J. Zimmerling, R. Remis, P. Urbach, H. T. Liu, T. Weiss, Quasinormal mode solvers for resonators with dispersive materials, J. Opt Soc. Am A 36, 000686 (2019). [8] Y. Brûlé, B. Gralak, and G. Demésy, Calculation and analysis of the complex band structure of dispersive and dissipative two-dimensional photonic crystals, J. Opt. Soc. Am. B. 33, 691 (2016). [9] Y. Brûlé, G. Demésy, A.-L. Fehrembach, B. Gralak, E. Popov, G. Tayeb, M. Grangier, D. Barat, H. Bertin, P. Gogol, and B. Dagens, Design of metallic nanoparticle gratings for filtering properties in the visible spectrum, Appl. Opt. 54, 010359 (2015).
Modeling of dispersive electromagnetic resonators from modal expansion
Institute : Institut Fresnel
Ph. D. thesis supervisors : Maxence CASSIER et Boris GRALAK (HDR)
Email : maxence.cassier@fresnel.fr et boris.gralak@fresnel.fr
Address : Institut Fresnel, Domaine Universitaire de Saint Jérôme, 13397 Marseille
Tel : 04 91 28 89 56
Title : Modeling of dispersive electromagnetic resonators from modal expansion
Description :
Electromagnetic resonators are the basic elements of new composite materials such as photonic crystals, metamaterials and metasurfaces. These resonant elements are the key tools to obtain exotic optical properties : effective indices that can be lower than the one of the vacuum or even negative, significant field enhancements or gradients of effective index. These properties offer a vast range of potential applications in optical sensors, cloaking, flat and ultra-thin optics, innovative display devices [1-2] etc.
This Ph. D. thesis research program aims to establish a rigorous modal expansion modeling of the electromagnetic dispersive resonators in open free space. This modeling will be based on the formalism of the auxiliary fields which leads to express the dissipative Maxwell equations in the form of a conservative Schrödinger evolution equation which involves a self-adjoint Hamiltonian operator [3-4-5]. This augmented formulation of Maxwell’s equations will be used to perform a first rigorous spectral analysis of electromagnetic resonators on the real frequency axis. In a second step, techniques of complex analysis will be used to move from the real frequency axis to the lower half-plane of complex resonances, with the aim of establishing a rigorous modeling of resonators in terms of modes associated with the complex resonances of the system. The objective is to establish a rigorous theory of the method of modal expansion for electromagnetic resonators in this setting.
The research program will begin with the study of the simple case of a spherical resonator located in free space and filled with a homogeneous and dispersive material. This study will be carried out thanks to the analogy with the case of homogeneous dispersive layers [6]. The separable geometry of this resonator will have the advantage of allowing analytical calculations by using expansions of the considered fields on spherical harmonics (Mie theory). The rest of the research program will address more general theoretical examples, the numerical modeling of resonators [7-8] (in collaboration with the team ATHENA of the Insitut Fresnel (which uses the finite element method in such setting) or the engineering of metamaterials and metasurfaces [9].
Knowledge of the candidate in electromagnetism, Fourier analysis, spectral theory and complex analysis is desired. This Ph. D. proposal is at the interface between Theoretical physics and applied mathematics.
Références
[1] H. Bertin, Y. Brûlé, G. Magno, T. Lopez, P. Gogol, L. Pradere, B. Gralak, D. Barat, G. Demésy, and B. Dagens, Correlated Disordered Plasmonic Nanostructures Arrays for Augmented Reality, ACS Photonics 5, 002661 (2018). [2] La lettre innovation du CNRS, numéro 45, septembre 2018. [3] B. Gralak and A. Tip, Macroscopic Maxwell’s equations and negative index materials, J. Math. Phys. 51, 052902 (2010). [4] M. Cassier, C. Hazard and P. Joly, Spectral theory for Maxwell’s equations at the interface of a metamaterial. Part I : Generalized Fourier transform, Commun. Part. Diff. Eq. 42 (11), pp. 1707-1748 (2017). [5] M. Cassier, C. Hazard and M. Kachanovska. Mathematical models for dispersive electromagnetic waves : an overview, COMPUT MATH APPL 74 (11), pp. 2639-2928 (2017). [6] M. I. Abdelrahman and B. Gralak, Completeness and divergence-free behavior of the quasinormal modes using causality principle, OSA Continuum 1, 000340 (2018). [7] P. Lalanne, W. Yan, A. Gras, C. Sauvan, J. -P. Hugonin, M. Besbes, G. Demesy, M. D. Truong, B. Gralak, F. Zolla, A. Nicolet, F. Binkowski, L. Zschiedrich, S. Burger, J. Zimmerling, R. Remis, P. Urbach, H. T. Liu, T. Weiss, Quasinormal mode solvers for resonators with dispersive materials, J. Opt Soc. Am A 36, 000686 (2019). [8] Y. Brûlé, B. Gralak, and G. Demésy, Calculation and analysis of the complex band structure of dispersive and dissipative two-dimensional photonic crystals, J. Opt. Soc. Am. B. 33, 691 (2016). [9] Y. Brûlé, G. Demésy, A.-L. Fehrembach, B. Gralak, E. Popov, G. Tayeb, M. Grangier, D. Barat, H. Bertin, P. Gogol, and B. Dagens, Design of metallic nanoparticle gratings for filtering properties in the visible spectrum, Appl. Opt. 54, 010359 (2015).
Réseaux intelligents de communication optique sous-marine
Laboratoire de recherche : Institut Fresnel
Contact : Ali Khalighi Ali.Khalighi@fresnel.fr
Contexte :
La demande croissante pour l’exploration et l’exploitation des ressources sous-marines fait appel au développement des équipements et de la robotique adéquate avec la capacité de transmission de données de grande taille et de manière très réactive. La transmission sans-fil et à haut-débit de données devient ainsi une des caractéristiques clés de tels dispositifs. Parmi les technologies de transmission existantes, les communications optiques sous-marines (UWOC : underwater wireless optical communications) s’avèrent particulièrement prometteuses dans ce contexte. En particulier, dans de nombreuses applications, cette technologie émergente est une alternative intéressante aux transmissions acoustiques sur lesquelles sont basées la quasi-totalité des communications sous-marines à ce jour. En plus d’offrir un débit très élevé, les transmissions optiques ont les avantages d’une faible latence, d’une faible consommation énergétique et d’un impact bien moins important sur la vie marine. Elles s’avèrent très prometteuses pour établir des liens à très haut débit entre les capteurs sous-marin, des robots sous-marins (AUV : Autonomous Underwater Vehicle), etc.
Notre laboratoire de recherche a une expérience riche de plus de 10 ans sur cette technologie avec de nombreuses contributions de fort impact au niveau international [1-10].
Le but de cette thèse est de développer des techniques de transmission avancées pour permettre d’établir des liens de communication robustes dans un environnement dynamique et variable, ce qui est le cas de la plupart des missions sous-marines. Les solutions proposées seront validées expérimentalement à l’aide d’une maquette de transmission UWOC récemment mise en place au laboratoire.
Description du sujet :
Comme indiqué ci-dessus, l’objectif de cette thèse est d’accroître la robustesse des liaisons UWOC dans les scénarios de déploiement éprouvants. Nous nous appuierons sur les outils de modélisation de canal aquatique disponibles à l’Institut Fresnel pour nous concentrer sur les techniques de transmission et de traitement. Une attention particulière sera dédiée à l’utilisation des photo-détecteurs ultra-sensibles pour permettre une transmission sur de longues distances. Le travail de recherche se fera en deux étapes principales, décrites ci-après.
Dans un premier temps, nous étudierons l’impact de différents phénomènes liés à l’environnement aquatique, sur la qualité de transmission de données dans une liaison UWOC typique. Une attention particulière sera dédiée aux liaisons entre les AUVs où les erreurs de pointage des faisceaux optiques et de localisation des AUVs figurent parmi les défis majeurs. Dans un deuxième temps, le travail de la thèse se concentrera sur la proposition des solutions appropriées pour augmenter la robustesse de telles liaisons. Ces solutions comprennent les techniques « classiques » de traitement du signal, ainsi que les techniques de « machine learning » afin d’adapter les paramètres du système de transmission aux propriétés variables de la liaison dans un scénario dynamique. Autrement dit, un tel réseau intelligent saura ajuster ses paramètres de l’émission/réception, pour s’adapter aux conditions réelles de déploiement de la liaison et ainsi permettre une connexion robuste.
La pertinence et la fiabilité de ces solutions pour une implémentation pratique seront évaluées à l’aide d’une maquette de transmission UWOC réalisée à l’Institut Fresnel. Des tests de grandeur nature sont aussi envisagés avec le soutien de nos collaborateurs industriels.
Cette thèse sera réalisée en collaboration étroite avec plusieurs industries et centres de recherche de la région, et bénéficiera également d’une forte collaboration internationale.
Références bibliographiques :
[1] M.A. Khalighi et al., “Underwater Wireless Optical Communication ; Recent Advances and Remaining Challenges,” Invited paper, International Conference on Transparent Optical Networks , July 2014, Graz, Austria.
[2] M.A. Khalighi et al., Underwater Visible Light Communications, Channel Modeling and System Design, Visible Light Communications, Theory and Applications, CRC Press, 2017
[3] C. Gabriel et al., “Monte-carlo-based channel characterization for underwater optical communication systems,” Journal of Optical Communications & Networking, vol. 5, no. 1, Jan. 2013.
[4] M.A. Khalighi et al., "Underwater Wireless Optical Communications Using Silicon Photomultipliers," IEEE Photonics Journal, Vol. 9, No. 4, Aug. 2017.
[5] T. Hamza et al, "Investigation of Solar Noise Impact on the Performance of Underwater Wireless Optical Communication Links," Optics Express, Vol. 24, No. 22, 31 Oct. 2016.
[6] K. Peppas et al., "Semiconductor Optical Amplifiers for Underwater Optical Wireless Communications," IET Optoelectronics, Vol.11, No.1, Feb. 2017.
[7] F. Mattoussi et al., "Improving the Performance of Underwater Wireless Optical Communication Links by Channel Coding," Applied Optics, Vol.5, No.9, pp. 2115-2120, Mar. 2018.
[8] M.A. Khalighi et al., “Silicon-Photomultiplier-Based Underwater Wireless Optical Communication Using Pulse-Amplitude Modulation,” IEEE Journal of Oceanic Engineering, 2019.
[9] A.S. Ghazy et al., “Angular MIMO for Underwater Wireless Optical Communications : Channel Modelling and Capacity,” IEEE Canadian Workshop on Information Theory, 2019, Hamilton, Canada
[10] T. Essalih et al., “Optical OFDM for SiPM-Based Underwater Optical Wireless Communication Links,” Invited paper, MDPI Sensors, Special Issue on Visible Light Communication, Networking, and Sensing, 2020
Communications laser pour des réseaux de microsatellites
Laboratoire de recherche : Institut Fresnel
Contact : Ali Khalighi Ali.Khalighi@fresnel.fr
Contexte :
Un des objectifs des futurs réseaux 6G est l’« inclusion digitale » en donnant l’accès Internet haut-débit aux zones géographiques isolées à l’échelle de la planète. Les solutions envisagées pour de telles connexions considèrent, en particulier, l’utilisation des drones (UAV : Unmanned Aerial Vehicle), des plateformes haute-altitude (HAP : High Altitude Platforms), ou des réseaux de microsatellites (CubeSats). Elles sont souvent appelées les réseaux non-terrestres (NTN : Non-Terrestrial Networks) et considérées comme les « technologies de transformation » pour la 6G. Un tel réseau dans sa globalité pourra également fournir des connexions Internet très haut-débit, de haute qualité de transmission, et à faible latence, pour servir de liens de connectivité complémentaires pour les connexions existantes de nature critique.
Parmi les premières tentatives, on peut citer le projet Loon de Google, Aquila de Facebook (qui a été récemment abandonné…) ou encore le projet Zephyr d’Airbus. Très récemment on a vu l’engagement des projets plus ambitieux, comme Starlink de SpaceX, Kuiper d’Amazon, ou encore OneWeb d’Airbus, sur la mise en place d’un réseau de communication global au niveau de la planète nécessitant le lancement des milliers de microsatellites dans les orbites basses. (cf. l’illustration ci-dessous).
Le but de cette thèse est de proposer des techniques efficaces de transmission laser (lasercom ou FSO, Free-Space Optics) entre des microsatellites pour constituer un réseau backbone de très haut débit, fiable et robuste. Les techniques proposées doivent prendre en compte les caractéristiques de la propagation du signal optique qui sont très différentes de celles des liaisons FSO terrestres.
Notre laboratoire de recherche a une expertise riche de plus de 15 ans sur la technologie FSO dans différents contextes d’application, tels que les liaisons terrestres, entre des UAVs, ou avec des trains à grande vitesse, etc. [1- 8], et a acquis une renommée internationale dans ce domaine.
Description du sujet :
L’objectif de cette thèse est d’une part de proposer des techniques de transmission avancées pour établir des liaisons de communication à haut débit et à grande fiabilité entre les microsatellites, et d’autre part de proposer des solutions de pointage, acquisition et suivi (PAT : Pointing, Acquisition, Tracking) adaptées à cette application. Concernant la transmission du signal, les solutions proposées doivent prendre en compte les turbulences atmosphériques pour lesquelles il faudrait développer des modèles statistiques adaptés, ainsi que les vibrations des payloads qui peuvent provoquer des erreurs de pointage relativement importantes. En ce qui concerne les techniques PAT, les particularités de ces liaisons, telles que le type des faisceaux laser utilisés, les caractéristiques des payloads et les contraintes sur la complexité calculatoire, doivent être prises en compte.
Notre expertise sur la modélisation statistique des canaux et les techniques avancées de transmission du signal pour les liaisons FSO terrestres nous sera particulièrement bénéfique au cours de cette thèse. Aussi, nous nous appuierons sur nos collaborations internationales pour prendre en compte les paramètres réels des microsatellites et de telles connexions.
En effet, cette thèse bénéficiera d’une forte collaboration au niveau international ainsi que d’un réseau de coopération européen sur les communications spatiales.
Références bibliographiques :
[1] M.A. Khalighi, M. Uysal, “Survey on Free Space Optical Communication : A Communication Theory Perspective,” IEEE Communications Surveys & Tutorials, 2014
[2] M.T. Dabiri et al., “Blind Signal Detection Under Synchronization Errors for FSO Links with High Mobility,” IEEE Transactions on Communications, 2019.
[3] M.T. Dabiri et al., “Channel Modeling and and Parameter Optimization for Hovering UAV-Based Free-Space Optical Links,” IEEE Journal on Special Areas in Communications, Special issue on Airborne Communication Networks, 2018
[4] G. Yang et al., “Performance evaluation of receive-diversity free-space optical communications over correlated Gamma-Gamma fading channels,” Applied Optics, 2013.
[5] M.A. Khalighi et al., “Double-laser differential signaling for reducing the effect of background radiation in free-space optical systems,” IEEE/OSA Journal of Optical Communications and Networking, 2011.
[6] M.A. Khalighi et al., “Fading reduction by aperture averaging and spatial diversity in optical wireless systems,” IEEE/OSA Journal of Optical Communications and Networking, 2009.
[7] F. Xu et al., “Coded PPM and multi-pulse PPM and iterative detection for Free-Space optical links,” IEEE/OSA Journal of Optical Communications and Networking, 2009.
[8] F. Xu et al., “Channel coding and time-diversity for optical wireless links,” Optics Express, 2009
RF cloaking for desensitisation of close and/or co-located antennas Application in the smallsats context
Sujet de Thèse :
The development of projects using small platforms (smallsat or nanosat), whether for constellations (Oneweb, Kinéis, ...) or short duration missions (Entrysat, MarCO, ...), leads space actors to a race for miniaturization, and to the reduction of costs, platform equipment and payload instruments. From a radiofrequency point of view, this is not without consequences on the performance of the various telecommunication links. Indeed, this advanced miniaturisation has two complementary adverse effects :
A decrease in available on-board power. This reduces margins and therefore requires antennas to be particularly efficient once they are on board the satellite.
A significant reduction in the available surface area on the sides, which means that the radiating elements take up less space and are closer to each other.
This proximity can lead to a total or partial destruction of antenna performance (mismatch, pattern distortion, degradation of polarization purity, losses ...) that must be studied and compensated for. In this respect, there are in the literature some examples of strategies to solve these problems. It has been shown in [1] that the pattern of a monopole antenna disturbed by the presence of another monopoly placed nearby could be reconstructed by adding a "cloak of invisibility" around the disturbing antenna in order to make it invisible. This promising cloaking technique [1-3] can be used in a spatial context where, on small platforms, antenna co-location is strong.
Directeur de Thèse : Stefan ENOCH, Institut Fresnel (Aix-Marseille Université, CNRS, Centrale Marseille)
Co-directeur : Nicolas MALLEJAC, CEA DAM Centre du Ripault
Encadrant CNES : LAQUERBE Vincent, Service Antennes (DSO/RF/AN)
Structuration laser super-résolue pour la fabrication de composants optiques
Directeur de thèse : Jean-Yves NATOLI
Co-encadrant : Konstantinos ILIOPOULOS
Web page : http://www.fresnel.fr/spip/spip.php?article1600
Adresse mail de contact : konstantinos.iliopoulos@fresnel.fr
Titre : Structuration laser super-résolue pour la fabrication de composants optiques
Exploration de la formation des planètes avec des mesures microondes d’analogues de poussières protoplanétaires
Directeur de thèse : François Ménard (IPAG, Grenoble)
Co-encadrants : Jean-Michel Geffrin (Institut Fresnel, Marseille), Azar Maalouf (Lab-STICC, Brest)
Financement : Bourse du CNRS accordée pour le projet interdisciplinaire 80|Prime EXPERTS
Lieu principal d’activité : Institut Fresnel, Marseille
Contact : Jean-Michel Geffrin : jean-michel.geffrin@fresnel.
Vers l’imagerie de la structure interne des petits corps du système solaire
Résumé :
Cette thèse vise à développer de nouvelles approches pour imager de grandes structures, comme les petits corps du système solaire.
Equipe :
HIPE
Responsable :
Christelle EYRAUD
Etude du vieillissement (fatigue) de la silice et des cristaux non linéaires sous irradiations laser multiples en régime nanoseconde dans le domaine de l’UV (355nm et 266nm)
supervisor : Jean-Yves NATOLI
Franck WAGNER
Contrôle et synthese des processus de diffusion lumineuse dans les filtres interférentiels
supervisors : Myriam ZERRAD
Michel LEQUIME
Claude AMRA
Etude corrélée à l’échelle nanométrique des propriétés morphologiques, chimiques, mécaniques et optiques des parois cellulaires végétales vers des applications en biocarburants
Résumé :
Etudier les propriétés morphologiques, chimiques, mécaniques et optiques des parois cellulaires sur des sections de bois pendant la croissance de l’arbre/de la branche soumis(e) à une contrainte abiotique
Superviseurs : Anne CHARRIER et Aude LEREU
ResearchGate
Flux RSS