Chercheur post-doctorant : Circuits photoniques pour la réalisation de spectromètres intégrés pompés él

Missions :
La spectroscopie dans le moyen infrarouge est un moyen quasi universel d'identifier les substances chimiques et biologiques et de réaliser des diagnostics non intrusifs. En effet, dans la gamme de longueur d’onde comprise entre 6 et 15µm, la plupart des molécules ont des résonances de vibration et de rotation à des longueurs d’onde très spécifiques. Cette gamme de longueurs d'onde peut donc être exploitée pour détecter de traces de substances toxiques et dangereuses pour l'environnement. L'un des défis actuels consiste à rendre la spectroscopie dans l'infrarouge moyen accessible partout, en encourageant le développement de solutions compactes et rentables.

Le poste de post-doctorant se place dans le cadre du projet UNISON financé par l’l'Union Européenne, dont l'objectif est de démontrer une plateforme hautement évolutive pour la spectroscopie infrarouge qui soit à la fois rentable et compacte. La technologie radicalement nouvelle est un spectromètre intégré compact et peu coûteux couvrant toute la gamme spectrale de l'infrarouge moyen (de 3 à 12 μm de longueur d'onde) et pouvant être intégré dans l'espace exigu d'un appareil de l'Internet des objets (IoT).

Pour atteindre cet objectif, UNISON s'appuiera sur des lasers à cascade pompés électriquement (QCL et ICL) et sur des circuits photoniques moyen-IR en silicium germanium (SiGe). Au-delà des défis physiques et technologiques posés par chacun des objectifs du projet, l'intégration des QCL ou ICL avec les circuits photoniques SiGe est un défi majeur.

Activités :
Différentes solutions seront explorées durant le post-doctorat:
- L'intégration monolithique de la source QCL sur des circuits photoniques SiGe sera étudiée car elle permettrait de créer une plateforme photonique moyen infrarouge à grand volume, intégré sur silicium. Cependant, des défis majeurs devront être résolus, liés à la définition de structures compatibles avec l'intégration, en conservant de bonnes propriétés des matériaux et de bonnes performances des dispositifs, tout en permettant un couplage efficace du laser au guide d'ondes SiGe. Cette solution sera étudiée au cours du post-doctorat, ce qui nécessitera des simulations numériques, la conception de dispositifs, le développement de procédés, la fabrication et la caractérisation d'échantillons.

- Parallèlement à l'intégration monolithique, pour laquelle les défis susmentionnés devront être résolus, une stratégie de couplage en bout sera développée, permettant la combinaison de tout type de laser avec des circuits photoniques à base de SiGe pour le développement d'une plate-forme intégrée de détection dans l'infrarouge moyen. Des convertisseurs de taille de mode, des lentilles intégrées et des revêtements antireflets seront mis au point pour optimiser la transmission du couplage.

Pour chacune de ces voies, l'activité de recherche comprendra :
- La simulation numérique et la modélisation des dispositifs, en uti
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