Offres de stages – Alternances

While cloaking at a single frequency has been established (even experimentally [12]) for passive cloaks (i.e., cloaks without active energy sources), it is much less certain that one can cloak over an interval of frequencies as metamaterial are very dispersive media (see [3, 14] and [4]), i.e., highly frequency dependent. Yet, passive cloaks have only been explored for single frequency waves which is unrealistic. Indeed by nature, a time-dependent electromagnetic wave has a whole characteristic frequency bandwidth. Hence, one can achieve cloaking at one frequency, but at the same time increases the signature of the object at another frequency making the cloak device useless for broadband signals.
Is it possible to construct a cloak made of a passive electromagnetic material that cloaks an object over
a broad frequency band? If not, what are the fundamental limitations to cloaking and performance bounds
on cloaking devices over a finite frequency range? Finally in that case, can one synthesize broadband cloaks which achieve the optimal bounds which significantly decrease the signature of an object on a given frequency band and thus makes the object hardly detectable in this frequency range?

Stage_Cassier_Demesy

Le champ électromagnétique après intraction avec un astéroïde dépend de ses caractéristiques physiques, il est donc possible d’utiliser ce champ pour retrouver la structure interne de l’astéroïde et ses caractéristiques électromagnétiques. Ceci s’effectue grâce à la résolution d’un problème inverse de diffraction. Pour notre cas applicatif (comète et astéroïde), les principales difficultés sont dues à la très grande taille de ces cibles et au nombre limité de mesures disponibles.

Dans le cadre de ce stage de M2, l’étudiant.e travaillera sur des procédures d’imagerie adaptées au cas des petits corps du système solaire. En particulier, elle, il se focalisera sur des procédures d’imagerie structurelle et étudiera les approximations pouvant être effectuées et leurs impacts sur les images reconstruites. Il, elle travaillera aussi sur l’analyse temps/fréquence et l’incluera dans l’imagerie. Les procédures d’inversion seront testées sur des expérimentations réalisées en laboratoire, en chambre anéchoïque sur des analogues d’astéroïdes.
L’étudiant.e bénéfiera des collaborations nationales et internationales en cours avec des chercheurs en planétologie et en mathématiques appliquées.

Sujet_stage_M2_Eyraud

BLOOM Lasers company in collaboration with Institut Fresnel

BLOOM Lasers is a high technology company located in Pessac (33), France. The company develops,
manufactures, and sells nanosecond and picosecond pulsed lasers, primarily for applications in
microelectronics.The company is collaborating with Institut Fresnel in Marseille to study degradation mechanisms induced by UV light on optical components.

Internship subject : Improving high power UV lasers by reducing contamination effects
• Project background
The company’s current products reach 100W of UV optical power and rank among the highest-end on the market, offering customizable pulses in terms of shape, duration, and repetition rate.

However, intense UV light is extremely aggressive for optical components, especially when focused on small surfaces. This effect is today the main limitation in terms of product lifetime for all high-power UV lasers on the market. For this reason, studying UV-induced degradation effects and finding strategies to limit them is crucial and could have a strong impact on a large range of industrial laser applications.

• Subject of the internship
The student will use a high-power UV laser source to make contamination experiments. The principle of such experiment is to send the UV beam inside a sealed “burn-box” through the tested optics in presence of potential contamination sources. Changing the experimental parameters will help us to learn more about the sensitivity of the contamination process to the experimental conditions (atmosphere, temperature, beam focusing, polishing/coating on the optics and contaminant source). Studying the contaminated samples will also help us to understand better the nature of the contaminant. Finally, we intend to test some innovative solutions to reduce the LIC effect, for example using nanostructured coatings.

Internship BLOOM IFresnel_2025 ENG-V2

Contexte :
Les technologies d’imagerie capables de détecter les processus biologiques précoces in vivo de manière non invasive pour des études longitudinales, avec une haute résolution, représentent un défi pour la recherche biomédicale. Le concept de notre système d’imagerie repose sur un nouveau d’imagerie optique diffuse de fluorescence multicolore pour l’imagerie in vivo du petit animal en trois dimensions (3D) dans la fenêtre NIR-II (1000-2000 nm). La tomographie optique diffuse de fluorescence consiste à injecter au sujet (ici une souris) des
substances chimiques qui se fixent sur différents organes. Ces substances chimiques, appelées fluorophores, sont alors excitées par une source lumineuse puis réémettent de la lumière lors de leur relaxation, à plus faible énergie (plus longue longueur d’onde). L’objectif est de reconstruire des images à partir de ce signal de fluorescence. Le signal de fluorescence ainsi que la source d’excitation peuvent être atténués à la fois par l’absorption et la diffusion des différents milieux traversés, ce qui entraîne une distorsion des spectres mesurés. La reconstruction des images est généralement un problème mal-pos nécessitant l’utilisation d’algorithmes d’optimisation exploitant des connaissances apriori sur les volumes à reconstruire.

Missions :
Le but du stage est le développement d’algorithmes de reconstruction spécifiques aux images hyper-spectrales i.e. lorsque le sujet est excité avec différentes longueurs d’onde et que le signal de fluorescence est échantillonnée à plusieurs longueurs d’onde. Les connaissances apriori sur les volumes à reconstruire seront estimées à l’aide d’algorithmes de deep learning.

stage tomo hyper spectral

Dans le cadre de ses activités de recherche, le LAMIR est amené a accroitre l’instrumentation de ses dispositifs
expérimentaux dits de de traitement thermique. Dans ce cadre général, le stage consistera à développer une nouvelle technique d’interférométrie, proposée conjointement par l’Institut Fresnel et le CEA, pour quantifier en temps réel les déformations subies par les échantillons en transitoires de température.

Formation souhaitée : 

École d’ingénieur ou master

Spécialité souhaitée :

Physique / Optique

Stages IRESNE 2026 IS

Context
The study of large-scale neuronal circuits throughout the brain is currently one of the biggest challenges in neurobiology1. Non-invasive imaging of neuronal activity with single-cell resolution is however limited to shallow depths, due to prominent light scattering beyond one millimeter2. Photoacoustic imaging, a fascinating technique relying on ultrasound generation upon the absorption of a light pulse, has been developed to overcome this issue, enabling to probe optical absorption contrast at large depths in biological tissue3.
To achieve cellular resolution, the detected ultrasound bandwidth must be as large as 100 MHz, which is beyond the reach of conventional piezo-electric based sensors. We therefore developed optical sensing techniques of ultrasound to overcome this issue4,5.

Research program
Our goal is to push forward the capabilities of this technique and reach the spatio-temporal resolution required to image the activity of neurons in vivo.

MasterCall_Fresnel_ERC_Chaigne

Context :
Spectral filtering of optical waves is crucial to many fields, from biomedical imaging to satellite communication. In fluorescence microscopy for instance, precisely designed filters are required to separate the faint fluorescence emission from the strong excitation light. Yet, most filters are created through thin film (metallic or dielectric) deposition and are therefore passive meaning their optical properties are constant in time. Moreover, the spectral transfer function is usually uniform across the entire filter surface. Spatially variable filters can be
manufactured using gradient masks during the deposition process, but more complex shapes remain beyond the reach of current fabrication techniques.

In this project we aim at creating a new generation of filters whose properties can be dynamically controlled in space and time. These new active filters will be based on a FabryPérot cavity coupled to ultrasound transducers. A multi-wave process can indeed tune the local property of the cavity to alter its optical filtering, allowing different wavelengths to go through at different positions on the filter.

MasterCall_Fresnel_dynamicFilter;

Motivation :
The study of large-scale neuronal circuits throughout the brain is a major goal in neurobiology yet currently one of the biggest technical challenges. Indeed, high resolution non-invasive imaging of activity in large neuronal populations is limited to shallow depths due to prominent light scattering beyond one millimeter. Photoacoustic imaging is a promising approach to overcome this issue. This fascinating technique relies on ultrasound generation upon the absorption of a light pulse, thus enabling to probe optical absorption contrast at large depth
in biological tissue.

Photoacoustic imaging has been used to record the activity of neurons through variations in the optical properties of specific molecules (“proxies”), and ultrasound being much less scattered than light, up to several millimeters deep in the intact brain. The optical contrast underlying the photoacoustic signal can be endogenous (such as that provided by blood -thus hemoglobin – via its concentration in tissue or its oxygen saturation), or exogenous (such as calcium sensitive indicators [1]). Importantly, it has recently been shown that genetically encoded fluorescent markers can generate a photoacoustic signal, as these molecules are primarily optical absorbers [2]. Furthermore, recent proofs of concept have demonstrated that, using such fluorescent indicators, it is possible to image changes in their absorption due to neuronal activity [3]. However, these studies were limited by sub-optimal molecular probes and low-frequency piezoelectric ultrasonic sensors, which severely limited spatial resolution.

2026_Master_INTFresnelDeepColor1

Scientific context :
Stimulated Raman Histology (SRH) is a novel imaging technique allowing the acquisition of histological images enabling the visualization of consistent brain tumor biomarkers from sampled tissues. The main benefit of SRH is that images are obtained within few minutes while the traditional histology technique (Hematoxilin/Eosin (H&E) staining) can take up to 24 hours. Images are acquired with a Stimulated Raman Scattering (SRS) microscope configured to detect two Raman shifts 2845 cm-1 and 2930 cm-1corresponding to CH2 et CH3 chemical bonds. The resulting images are then a two-channel images : one channel associated with CH2 chemical bonds (mainly located in cell bodies) and the other associated with CH3 chemical bonds (predominantly located in cell nuclei). Currently, cell nuclei, a major feature for cancer diagnosis, are identified by performing by a simple subtraction between both image channels [1].

Missions :
The proposed internship aims to develop and implement algorithms to enhance the visualization of cell nuclei. More precisely, the idea is to estimate new representations by minimizing the statistical dependance and/or the correlation between image channels [2, 3] while preserving biological and physical information. Furthermore, a second challenge is to design efficient quantitative metrics to ensure the consistency between the learned representations and the acquired images.

Stage Andre R

Description :
L’IRM est l’une des principales modalités d’imagerie utilisées dans la pratique clinique aujourd’hui. L’une de ses particularités est de fournir un contraste des tissus mous. De plus, contrairement aux autres modalités d’imagerie, l’IRM permet d’obtenir des informations sur les processus pathologiques de manière non invasive. Cependant, le temps d’acquisition de l’IRM constitue un obstacle majeur dans de nombreuses applications. Un long temps d’acquisition conduit, par exemple, à l’inconfort du patient, à l’apparition d’artefacts de mouvement sur l’image et à l’augmentation du coût de l’examen.

Une manière d’accélérer les examens IRM est de réduire le nombre de points dans l’espace d’acquisition. Deux stratégies peuvent alors être employées pour restaurer la qualité des images : L’imagerie parallèle et le « Compressed Sensing » (CS). L’imagerie parallèle utilise la diversité de l’information fournie par un système multi-capteurs. Le CS, quant à lui, est basé sur l’apriori que les images sont parcimonieuses dans certains domaines de transformation. Le CS fait alors appel à des algorithmes itératifs permettant de prendre en compte cette contrainte de parcimonie. L’utilisation du CS nécessite un schéma de sous-échantillonnage particulier. Le but de ce stage est d’étudier voir de développer des méthodes d’estimation du schéma d’acquisition d’IRM.

MRI internship

Le sujet de stage consistera à utiliser cette nouvelle technologie sur un microscope optique pour caractériser des échantillons d’intérêt en nanophotonique et en biologie, en particulier des nanoparticules d’or, des réseaux de nanoparticules (métasurfaces), des matériaux 2D et des cellules biologiques en culture. L’objectif sera de démontrer l’étendue des possibilités de cette nouvelle technique d’imagerie dans divers champs de la science.
Le stage se déroulera à l’Institut Fresnel, sur le campus de St Jérôme, dans l’équipe SEMO, sous la direction de Guillaume Baffou, directeur de recherche au CNRS. Le candidat devra avoir un goût prononcé pour l’optique expérimentale et théorique. Les travaux consisteront à utiliser un microscope home-made, acquérir des images et les traiter sous Matlab. Il s’agira également de manipuler la théorie sous-jacente de l’imagerie polarimétrique (formalisme de Jones)

M2_Fresnel_Baffou_Microscopie Polarimétrique

Contexte :
Les métasurfaces sont des composants constitués de motifs (piliers) de géométries et espacement inférieurs à la longueur d’onde. Cette structuration à l’échelle du nanomètre permet notamment une manipulation locale des propriétés de la lumière [1]. Ce nouveau type de technologie permet de concevoir des composants ultrafins, aux propriétés originales, allant parfois au-delà de ce qui est possible d’atteindre avec des composants optiques traditionnels. De nombreux secteurs d’activités s’intéressent aujourd’hui à ce type de technologie, encore peu exploitée mais aux potentielles applications très prometteuses.

Contenu du stage :
→ Prise en main des concepts physiques et des méthodes de design utilisés dans le domaine des métasurfaces
→ Simulations numériques du comportement de structures sub-longueur d’onde
→ Implémentation d’une méthode pour concevoir un composant réalisant la fonction optique demandée
→ Durée 5 à 6 mois

Candidature :
Envoyer CV à : edith.hartmann@fresnel.fr et myriam.zerrad@fresnel.fr

Sujet_stage_Design_de_metasurfaces_optiques – ZERRAD

Name of host organization: Institut Fresnel CNRS UMR7249
Mail address :Faculté des Sciences de Saint Jérôme, 52 avenue Escadrille Normandie Niemen,
13013 Marseille

Name of the supervisor(s): Jérôme Wenger
Email address : Jerome.wenger@fresnel.fr
Phone number : +33 7 86 39 18 49

Molecular data storage relies on the ability to write and read digital information encoded onto large molecules, and usually DNA is used. Recently, digital polymers have been introduced offering interesting perspectives for data storage due to a larger versatility and variety. However, sequencing of macromolecules, i.e. reading the digital information they contain, is a major challenge for molecular data storage. Nowadays, the main characterization techniques are based on mass spectrometry or electrical current detection. Despite their high sensitivity, these methods remain restricted to specific polymers and low level of parallelization.

Europhotonics – M2 – OpticalSequencing – Wenger

Les équipes de l’Institut Fresnel accueillent chaque année un nombre important de stagiaires dans des domaines très variés allant de l’instrumentation au pilotage et à la programmation de nos prototypes.

Il y a quelques offres en ligne actuellement mais vous pouvez postuler auprès de notre Service RH ou de l’équipe de recherche du domaine qui vous intéresse.

Les coordonnées des responsables d’équipes, des plateformes, des chercheurs ou enseignants-chercheurs se situent dans les pages internet de ce site alors bonne découverte !

Descriptif du sujet :
Les disques intervertébraux (DIV) sont des organes fibrocartilagineux qui assurent la liaison et la mobilité des vertèbres du rachis. Sains, ils possèdent un fort contenu hydrique, près de 80 % en volume, qui s’amenuise avec l’âge diminuant ainsi la mobilité intervertébrale et les apports nutritionnels vers les cellules discales. La dégénérescence discale (DD) est ainsi un processus en principe naturel qui se poursuit tout au long de la vie mais peut s’accélérer soudainement et devenir pathologique. L’utilité de diagnostiquer précocement la DD est donc d’une grande importance pour mettre en place des traitements conservatifs qui ralentiront la progression de la maladie. Nous avons pu mettre en évidence lors d’études récentes que l’imagerie photoacoustique pouvait s’avérer être une technique d’imagerie quantitative pertinente, possédant notamment une sensibilité suffisante pour évaluer avec précision le stade d’avancement de la maladie.

sujet_master_photoacoustique_2025

Contexte : Les cancers cutanés représentent une part importante des motifs de consultations en dermatologie. Le diagnostic précoce des cancers cutanés est crucial pour améliorer le pronostic et diminuer la mortalité, notamment dans le cas des maladies malignes comme les mélanomes. Ce défi souligne l’importance de la sensibilisation, de la formation spécialisée, et des outils diagnostiques avancés non-invasifs qui participent
au dépistage précoce des cancers cutanés, afin d’améliorer la prise en charge des patients.

Programme de recherche :
→ Volet simulations : à partir d’un jeu de données LC-OCT obtenues sur volontaire sain, réaliser un modèle numérique de peau puis, à l’aide des logiciels disponibles dans l’équipe DiMABio (simulations de Monte Carlo), réaliser les simulations de propagation de la lumière sous diverses polarisations, et réaliser une étude sur la sensibilité de la technique aux diverses profondeurs.
→ Volet expérimental : Effectuer des expériences avec le banc imageur sur milieux calibrés (dits « fantômes »), ex vivo sur tissus prélevés, in vivo sur volontaires.

Selon le profil du candidat, l’accent pourra être mis sur l’un ou l’autre volet.

StageM2_PolarDermato_FR

Programme de recherche :
→ Simulations numériques multiphysiques : à partir d’un jumeau numérique de pancréas humain et de logiciels de propagation des signaux optiques, thermiques et ultrasonores, mettre en place le couplage entre les divers logiciels disponibles (simulations de Monte Carlo, propagation d’ondes ultrasonores), et réaliser une étude sur la sensibilité des diverses techniques aux divers contrastes opto-mécaniques induits par le traitement considéré (absorption, diffusion, fluorescence, densité, …).
→ Implémentation d’algorithmes de reconstruction des paramètres d’intérêt (dosimétrie in situ, propriétés optiques, dosage de composants…). Le candidat s’appuiera sur les algorithmes implémentés dans l’équipe, d’abord en s’appuyant sur le modèle physique (Model-based) puis, par apprentissage profond, en s’appuyant, dans un premier temps, sur une base de données simulées.
→ Effectuer des expériences in vitro sur milieux calibrés (dits « fantômes ») et ex vivo sur tissus prélevés.

StageM2_PDTPDAC_FR

Description du sujet :
En novembre 2014, la mission Rosetta de l’Agence spatiale européenne a atteint la comète
67P/Churyumov-Gerasimenko avec à son bord le radar CONSERT. CONSERT a exploré le noyau de
cette comète en utilisant des ondes électromagnétiques dans le régime des ondes radio et en
exploitant une configuration bistatique. L’un de ses objectifs scientifiques était de contribuer à une
meilleure compréhension de la composition du noyau cométaire et de sa structure interne.
CONSERT a été le premier instrument de ce type et a montré la capacité de ces techniques
électromagnétiques pour explorer l’intérieur des petits corps systèmes solaire. Par conséquent, de
nouvelles missions sont en préparation pour mieux comprendre la structure interne des comètes et
des astéroïdes. En particulier, la mission ESA-HERA, lancée en octobre 2024 avec le radar JuRa à bord,
rencontrera l’astéroïde binaire 65803 Didymos en 2026.
Le champ électromagnétique après intraction avec un astéroïde dépend de ses caractéristiques
physiques, il est donc possible d’utiliser ce champ pour retrouver la structure interne de l’astéroïde
et ses caractéristiques électromagnétiques. Ceci s’effectue grâce à la résolution d’un problème
inverse de diffraction. Pour notre cas applicatif (comète et astéroïde), les principales difficultés sont
dues à la très grande taille de ces cibles et au nombre limité de mesures disponibles.
Dans le cadre de ce stage de M2, l’étudiant.e travaillera sur des procédures d’imagerie adaptées au
cas des petits corps du système solaire. En particulier, elle, il se focalisera sur des procédures
d’imagerie structurelle et étudiera les approximations pouvant être effectuées et leurs impacts sur
les images reconstruites. Il, elle travaillera aussi sur l’analyse temps/fréquence et l’incluera dans
l’imagerie. Les procédures d’inversion seront testées sur des expérimentations réalisées en
laboratoire, en chambre anéchoïque sur des analogues d’astéroïdes.
L’étudiant.e bénéfiera des collaborations nationales et internationales en cours avec des chercheurs
en planétologie et en mathématiques appliquées

Sujet_stage_M2

Développement d’une application web pour traiter et stocker les données d’histologie Raman stimulée

Contexte : L’histologie joue un rôle crucial dans le diagnostic des tumeurs cérébrales, car elle implique l’extraction et l’analyse d’un échantillon de tissu. La méthode pour l’analyse des biopsies est la coloration à l’hématoxyline et à l’éosine (H&E), qui aide les experts à identifier les tissus cancéreux, mais qui peut prendre beaucoup de temps [1]. Une technique alternative, plus rapide, appelée Histologie Raman Stimulée (SRH) est apparue, produisant des images comparables à la coloration H&E [2].  Cette technique permet d’imager les liaisons chimiques CH2 et CH3, et la soustraction de ces deux canaux (CH3-CH2) est utilisée pour mettre en évidence les noyaux des tissus. Ces images sont ensuite traitées, assemblées et mises en correspondance avec un code couleur de type H&E à l’aide d’outils de colorisation virtuel [3, 4].

Missions : Le candidat devra modifier et améliorer une application web existante qui effectue les différent traitement aux images brutes afin de générer des images SRH de haute qualité. La tâche principale consiste à concevoir et à construire une nouvelle application robuste axée uniquement sur la coloration virtuelle en garantissant des performances et une réactivité élevée.

Compétences

• Développement d’applications web, en particulier dans le domaine de l’analyse d’images ou dans des domaines connexes
• Maîtrise des technologies frontales et dorsales (par exemple, HTML, CSS, JavaScript, Python)
• Expérience avec SQL ou un autre système de gestion de base de données (MongoDB)
• Expérience avec des bibliothèques de traitement d’images (par exemple, OpenCV, Scikit-image)
• Appétence pour la résolution de problèmes informatiques et souci du détail
• Forte aptitude de communication et travail en équipe

Lieu du stage : Institut Fresnel, 52 Av. Escadrille Normandie Niemen 13013 Marseille

Contacts : Rémi ANDRE, remi.andre@fresnel.fr – Julien WOJAK, julien.wojak@fresnel.fr; – Hervé RIGNEAULT

Profil du candidat : Étudiant de Bac+2 à Bac+5 en informatique ayant un fort intérêt pour le développement web

Période et durée du stage: A définir en fonction du profil du candidat

Références Biblio :
[1] Feldman, A.T., Wolfe, D. (2014). Tissue Processing and Hematoxylin and Eosin Staining. In: Day, C. (eds) Histopathology. Methods in Molecular Biology, vol 1180. Humana Press, New York, NY. https://doi.org/10.1007/978-1-4939-1050-2_3
[2] Barbara Sarri, Flora Poizat, Sandro Heuke, Julien Wojak, Florence Franchi, Fabrice Caillol, Marc Giovannini, and Herve Rigneault, “Stimulated Raman histology: one to one comparison with standard hematoxylin and eosin staining,” Biomed. Opt. Express 10, 5378-5384 (2019)
[3] Giacomelli MG, Husvogt L, Vardeh H, Faulkner-Jones BE, Hornegger J, Connolly JL, et al. (2016) Virtual Hematoxylin and Eosin Transillumination Microscopy Using Epi-Fluorescence Imaging. PLoS ONE 11(8): e0159337. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0159337
[4] Romain Appay, Barbara Sarri, Sandro Heuke, Sébastien Boissonneau, Chang Liu, Etienne Dougy, Laurent Daniel, Didier Scavarda, Henry Dufour, Dominique Figarella-Branger, and Hervé Rigneault. Live Stimulated Raman Histology for the Near-Instant Assessment of Central Nervous System Samples. The Journal of Physical Chemistry B 2023 127 (16), 3624-3631 DOI: 10.1021/acs.jpcb.3c01156