Thèse Integrated Mid-Ir Sige Photonics For Astronomy Applications H/F - Doctorat.Gouv.Fr

Établissement : Université Paris-Saclay GS Sciences de l'ingénierie et des systèmes École doctorale : Electrical, Optical, Bio-physics and Engineering Laboratoire de recherche : Centre de Nanosciences et de Nanotechnologies Direction de la thèse : Delphine MORINI ORCID 0000000213245029 Début de la thèse : 2026-10-01 Date limite de candidature : 2026-06-05T23:59:59 La photonique SiGe a été développée dans notre groupe ces dernières années, en étroite collaboration avec Politecnico Di Milano. Il a été démontré que le guide d'ondes SiGe à gradient d'indice peut être utilisé dans une large gamme de longueurs d'onde dans l'IR, et une large gamme de blocs de construction passifs, y compris des interféromètres Mach Zehnder, des résonateurs intégrés ont été obtenus. Ensuite, la démonstration de source optique large bande passante sur puce basée sur les effets optiques non linéaires des guides d'onde SiGe, et la réalisation de dispositifs optoélectroniques (modulateur et photodétecteur) complètent la plateforme photonique.
Dans ce contexte, l'objectif de la thèse est d'explorer le potentiel des circuits photoniques SiGe pour l'astrophotonique, qui consiste à utiliser des techniques et de dispositifs photoniques pour manipuler la collecte et le traitement de la lumière dans le but d'améliorer la capacité de sonder et donc de comprendre l'univers. Des dispositifs simples tels que des coupleurs sur puce et / ou des spectromètres intégrés peuvent déjà avoir un impact clair sur les instruments astronomiques. Dans ce domaine, le principal défi sera lié aux pertes optiques qu'il faudra réduire au maximum, et à la réalisation de déphaseur thermique qui ne sont pas sensibles à la longueur d'onde. Au sein de la thèse, différentes stratégies seront explorées, pour résoudre chacun de ces différents défis.
Ces dernières années, notre groupe a développé, en étroite collaboration avec le Politecnico di Milano, des dispositifs photoniques SiGe riches en germanium. Nous avons démontré l'efficacité des guides d'ondes SiGe à gradient d'indice sur une large gamme de longueurs d'onde dans l'infrarouge moyen et avons obtenu une vaste gamme de composants. Des applications sont envisagées dans de nombreux domaines, allant de la physique fondamentale, incluant l'analyse des réactions biochimiques, à la commercialisation à grande échelle de capteurs compacts sur puce (applications envisagées, par exemple, dans le cadre du projet européen UNISON : http://unison.c2n.universite-paris-saclay.fr/).
Récemment, un nouveau champ d'application de la photonique intégrée dans l'infrarouge moyen est apparu : l'observation astronomique. Plus de 5 000 exoplanètes ont déjà été identifiées, présentant une grande diversité de caractéristiques démographiques et de propriétés. Le prochain défi de l'exoplanétologie consiste donc à déterminer le degré de singularité ou de similarité des planètes analogues à la Terre dans notre voisinage galactique, en recherchant des biosignatures telles que O, CO, CH et HO dans leur atmosphère, ce qui est indissociable de la quête de la vie dans l'Univers. L'analyse des spectres atmosphériques est une méthode idéale pour ce faire, notamment dans la gamme de longueurs d'onde de 3 à 20 µm. Afin de détecter les photons émis par ces planètes peu lumineuses et de les distinguer de ceux de leur étoile hôte, proche et brillante, des techniques interférométriques sont couramment utilisées, basées sur la combinaison de la lumière provenant de différents télescopes (jusqu'à quatre). Si les solutions actuelles exploitent l'optique en espace libre, on observe un intérêt croissant pour le développement de solutions d'optique intégrée pour ces combinateurs de faisceaux.
Développement d'un combineur de faisceaux sur puce fonctionnant à une longueur d'onde de 3,8 µm, puis dans la gamme de longueurs d'onde de 9 à 11 µm.

Master en physique ou electrical engineering, compétences en optique intégrée, gout pour les expérimentations