Thèse Contrôle Opto-Ultrasonore de Systèmes Mécaniques Multimodaux 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 L'optomécanique étudie les interactions entre la lumière et les degrés de liberté mécaniques. Émergé au milieu des années 1990, ce domaine se distingue par une sensibilité extrême aux mouvements, jusqu'à l'échelle du zeptomètre, grâce à une large gamme de méthodes de détection optique ultra-sensibles.
Ce projet propose d'étendre cette approche en combinant le contrôle précis de la lumière avec celui, complémentaire, des ondes acoustiques sur des résonateurs mécaniques. Alors que l'optique offre une sensibilité exquise à petites échelles et à hautes fréquences, l'excitation acoustique permet de manipuler les modes mécaniques à des échelles micrométriques et à des fréquences plus basses, offrant ainsi un accès complémentaire aux dynamiques spatiales et temporelles.
En intégrant un résonateur mécanique au sein d'un résonateur acoustique ultrasonore et en utilisant un schéma de détection optomécanique ultra-sensible, cette approche améliorera la sensibilité des mesures et ouvrira de nouvelles opportunités pour contrôler et surveiller simultanément plusieurs modes mécaniques. Le projet se concentrera sur la caractérisation et le contrôle du champ acoustique afin d'optimiser le couplage mécanique et l'excitation des résonateurs. Ses principaux objectifs seront d'optimiser la sensibilité de mesure du système optomécanique, ainsi que de maîtriser les dynamiques modales collectives.
Cette approche permettra une ingénierie unique des champs acoustiques et optiques pour le contrôle de dynamiques complexes dans des systèmes mécaniques multimodaux. Elle ouvre la voie à un contrôle avancé des bruits mécaniques dans les dispositifs physiques, tout en abordant des questions fondamentales liées au contrôle optimal des systèmes multimodaux.
Le projet s'inscrit dans une dynamique internationale extrêmement active autour des problématiques de mesures multimodales et de détection ultra-sensible. Il propose une approche innovante en combinant des domaines complémentaires généralement disjoints. En s'addressant au contrôle simultané de plusieurs degrés de liberté, ce projet vise à dépasser les limites actuelles des capteurs nanomécaniques conventionnels, et la maîtrise des bruits mécaniques dans les systèmes physiques. Le ou la doctorant.e sera en charge de la conception du dispositif opto-acoustique et réalisera les mesures du champ de pression au sein de la cavité acoustique en utilisant un nanofil comme sonde locale. En s'appuyant sur les compétences de l'équipe d'accueil, il ou elle développera les aspects théoriques et pratiques nécessaires à l'optimisation de la lecture des modes mécaniques du résonateur. Enfin, le projet explorera les opportunités offertes par ce dispositif pour agir simultanément sur plusieurs modes mécaniques et contrôler leur dynamique complexe.

La ou le candidat·e devra faire preuve d'un vif intérêt pour la physique expérimentale, ainsi que d'une motivation marquée pour le développement instrumental et les aspects théoriques de l'électromagnétisme et de la nano-optique.
Des compétences solides en programmation seront requises pour l'acquisition, le traitement et l'analyse des données. Une expérience en optique, en manipulation de lasers ou en nanomécanique constituerait un atout supplémentaire.