Thèse Façonnage de la Propagation de la Lumière dans des Milieux Complexes Dynamiques H/F - Doctorat.Gouv.Fr

Établissement : Université Paris-Saclay GS Physique École doctorale : Ondes et Matière Laboratoire de recherche : Laboratoire Lumière, Matière et Interfaces Direction de la thèse : Pierre VERLOT ORCID 0000000251053319 Début de la thèse : 2026-10-01 Date limite de candidature : 2026-04-30T23:59:59 Lorsque la lumière se propage dans des milieux complexes - tels que les tissus biologiques, la peinture, les nuages ou les fibres multimodes - elle se mélange au sein d'un grand nombre de degrés de liberté, formant à la sortie un motif de speckle (Fig. 1). La réponse du système peut être entièrement décrite par une matrice de transmission (MT), en raison du caractère linéaire et déterministe de la propagation dans ces milieux. Cette matrice permet un contrôle complet de la propagation [1], et peut être utilisée pour
imager à travers des tissus biologiques fortement diffusants ou transmettre de l'information par des fibres multimodes [2]. Cependant, les perturbations extérieures ou l'évolution dynamique du milieu modifient la MT, rendant les mesures précédentes obsolètes. Lorsqu'un seul paramètre varie, il reste possible d'utiliser la MT pour déterminer des champs d'entrée minimisant ou amplifiant l'interaction avec la perturbation [3-5]. Dans les cas plus généraux, il n'est plus possible de définir ni de mesurer une MT.

Ce projet vise à combler cette lacune en développant un cadre décrivant la propagation de la lumière dans des milieux complexes dynamiques tels que celui de la Fig. 2. Comme le champ de sortie devient partiellement cohérent du fait des dynamiques internes, sa relation avec le champ d'entrée doit être décrite par des tenseurs d'ordre supérieur et exploitée via des techniques de décomposition tensorielle [5, 6]. La Fig. 2 montre comment ces outils permettent d'obtenir des approximations de rang plus faible pour modéliser le champ de sortie. L'objectif du projet est de valider, développer et exploiter ce formalisme tensoriel à travers des simulations numériques et des expériences. Extension of transmission matrix-based optimization to dynamic, nonlinear media - Developing a framework that can describe the propagation of light through dynamic complex media
- Verify, develop and exploit a new tensor-based formalism through numerical simulations and experimental implementations.

Le candidat est censé avoir un goût pour l'optique expérimentale, la physique des
ondes et la programmation. Le projet nécessitera un usage intensif de Python pour l'interfaçage, l'acquisition de données, le post-traitement et les simulations numériques.