Description

Le groupe ILE de l’IJCLAB collabore depuis 2011 avec le département accélérateur de l’Université Tsinghua (Pékin), dans le cadre du LIA FCPPL de l’IN2P3. Cette coopération a déjà donné lieu à trois thèses en cotutelle entre l’Université Paris-Saclay et Tsinghua University. Les recherches portent sur la physique fondamentale, et plus particulièrement sur la dynamique non linéaire d’un paquet d’ondes de photons dans des résonateurs optiques de très haute finesse.
La thèse proposée dans le cadre de la bourse CSC visera à explorer deux axes complémentaires :
• la mise en place et la caractérisation d’un résonateur optique de haute finesse optimisé pour une longueur d’onde autour de 515 nm, afin d’étudier pour la première fois la dynamique non linéaire à cette longueur d’onde ;
• l’étude du couplage simultané de deux longueurs d’onde (fondamentale et second harmonique) dans un même résonateur optique hyper-fin, avec un accent particulier sur le contrôle de la phase relative entre les deux champs résonants et sur la contribution des effets non linéaires propres à chaque longueur d’onde.
Le travail débutera par une étude théorique sur les effets non linéaires liés au doublage de fréquence et leur impact potentiel sur le bruit de phase, complétée par une première analyse expérimentale du bruit de phase dans le domaine des longueurs d’ondes vertes. L’étudiant mettra ensuite en œuvre le résonateur à 515 nm : choix et assemblage des optiques, mise en place des diagnostics et signaux de rétroaction, verrouillage en fréquence et caractérisation des performances. Une fois cette étape réalisée, il procédera à l’injection de la longueur d’onde fondamentale et mènera une analyse théorique et expérimentale sur la coexistence des deux modes résonants. L’étude se conclura par des mesures de phase et de bruit de phase, ainsi que par l’implémentation de boucles de rétroaction potentielles.
Le doctorant bénéficiera d’un encadrement scientifique et technique au sein du groupe ILE (quatre chercheurs, deux ingénieurs en électronique et en mécanique), d’une salle optique de haut niveau et d’un ensemble de matériels accumulés grâce à différents projets (européens, départementaux et ANR). Toutes les conditions sont réunies pour mener à bien les travaux expérimentaux et théoriques prévus et pour assurer une production scientifique de haut niveau.

Compétences requises

Le candidat devra avoir une formation en optique, physique des lasers, ou physique fondamentale. Les compétences et qualités suivantes sont particulièrement attendues : - Solides connaissances en optique ondulatoire et physique non linéaire. - Intérêt marqué pour l’expérimentation en laboratoire et la manipulation de dispositifs optiques de précision. - Bonnes bases en électronique et en traitement du signal, utiles pour l’acquisition de données et le verrouillage en fréquence. - Capacité d’analyse théorique et goût pour la modélisation physique. - Autonomie, rigueur expérimentale et aptitude au travail en équipe dans un environnement international. - Maîtrise de l’anglais scientifique (écrit et oral) ; le français est un atout mais n’est pas obligatoire.

Bibliographie

* E. Hemsing, et al., 'Beam by design: Laser manipulation of electrons in modern accelerators', Rev. Mod. Phys. 86, 897 – Published 14 July, 2014
* R.W. Smith (1978), 'Multilayer Mirrors with High Reflectivity at Fundamental, Second-harmonic and Third-harmonic Laser Wavelengths', Optica Acta: International Journal of Optics, 25:8, 715-719, DOI: 10.1080/713819835
* M. Jacquet, et al., 'First production of X-rays at the ThomX high-intensity Compton source', Eur. Phys. J. Plus (2024) 139:459

Mots clés

optique non-linéaire, cavité haute-finesse, double longueurs d'onde