Office National d Etudes et de Recherches Aérospatiales - BP Châtillon Cedex

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1 Office National d Etudes et de Recherches Aérospatiales - BP Châtillon Cedex TITRE : PROPOSITION DE SUJET DE STAGE 2010 Gravimètrie atomique et oscillation de Bloch Laboratoire d accueil à l ONERA Branche : PHY (Physique) Département : DMPH (Mesures PHysiques) Unité : CMT (Capteur et Micro-Technologies) et SLM (Source Laser et Métrologie) Lieu (centre ONERA) : Palaiseau Responsable ONERA : Y. Bidel Tèl. : Fax. : Mèl.: yannick.bidel@onera.fr Domaine : Optique / Physique Atomique Méthodes à mettre en œuvre : Recherche appliquée, Travail expérimental et théorique Durée : à définir Suite : Sujet pouvant conduire à une thèse RÉSUMÉ : L équipe atome froids de l ONERA mène actuellement des recherches sur la gravimétrie à ondes de matières. Un premier gravimètre à atomes froids basé sur la mesure d accélération par interférométrie atomique a été réalisé avec des performances proches de l état de l art (10-9 g). Afin de miniaturiser l instrument pour des applications de terrains (géophysique, navigation, cartographie aéroportée, espace), une nouvelle méthode de mesure gravimétrique basée sur le phénomène d oscillation de Bloch est étudiée à l ONERA. Le principe est de combiner la lévitation des atomes assurée avec des oscillations de Bloch et la mesure de précision assurée par l interférométrie atomique. Le stage proposé ici porte sur ces nouvelles techniques de mesure gravimétrique basées sur les oscillations de Bloch. Dans une première partie expérimentale, le stagiaire devra effectuer l asservissement en fréquence du laser qui réalise les oscillations de Bloch. Un montage optique fibré devra être construit afin d obtenir un signal de battement en fréquence entre le laser de Bloch modulé en phase et un laser de référence stabilisé sur une transition du rubidium. Une rétroaction sur la fréquence du laser de Bloch devra être ensuite mise en œuvre. Le stage comporte aussi une partie théorique sur l utilisation d oscillation de Bloch pour réaliser des lames séparatrices «géantes» en interférométrie atomique. Cette technique devrait conduire à un gain considérable des performances pour une taille d instrument donnée. Le stagiaire devra modéliser le phénomène physique de séparation de paquets d onde atomique à l aide d un laser de Bloch modulé en fréquence. Une simulation quantique du phénomène pourra être ensuite être réalisée. Le stage proposé ici pourra se poursuivre par une thèse PROFIL DU CANDIDAT : Formation souhaitée : Grandes écoles, Master Spécificités : Physique quantique, optique, laser, métrologie

2 Office National d Etudes et de Recherches Aérospatiales - BP Châtillon Cedex TITRE : PROPOSITION DE SUJET DE STAGE 2010 Exploration d un nouveau concept de gyro/magnétomètre atomique. Laboratoire d accueil à l ONERA Branche : PHY (Physique) Département : DMPH (Mesures PHysiques) Unité : CMT (Capteur et Micro-Technologies) et SLM (Source Laser et Métrologie) Lieu (centre ONERA) : Palaiseau Responsable ONERA : N. Zahzam Tèl. : Fax. : Mèl.: nassim.zahzam@onera.fr Domaine : Optique / Physique Atomique Méthodes à mettre en œuvre : Recherche appliquée, Travail expérimental Durée : à définir Suite : Sujet pouvant conduire à une thèse RÉSUMÉ : L élaboration de nouveaux types de capteurs inertiels, de grande précision et stabilité, occupant également des dimensions de plus en plus réduites s avèrent d une importance cruciale dans de nombreux champs d application. Ils se trouvent être en effet déterminants dans des domaines variés tels que la géophysique (géodésie, sismologie), la navigation ou même la physique fondamentale (Effet Lense-Thirring, principe d équivalence). L équipe de recherche dans laquelle se déroulera le stage s est spécialisée depuis quelques années dans la réalisation de gravimètres à ondes de matières basés sur des phénomènes d interaction entre laser et atomes froids. Elle entrevoit en parallèle le développement d un nouveau type de gyromètre reposant sur des mesures ultra-précises de champs magnétiques créés par le spin nucléaire d atomes d un gaz noble (He, Ne, ) en interaction avec le spin électronique d atomes alcalins (Rb, K, ). Une rotation du système global par rapport à la direction du spin nucléaire, considéré comme inertiel, se traduit par un effet Faraday appliqué à la polarisation d un laser sonde, en interaction avec les atomes alcalins. La détection très précise de la rotation de polarisation du laser sonde permet une mesure très sensible de la vitesse de rotation du dispositif global. Une telle technique de mesure inertielle devrait permettre de réaliser à long terme des gyromètres aux dimensions des plus réduites ( < 1 cm) tout en visant des performances records. Une étape préliminaire au développement de ce nouveau type de gyromètre consistera pour le stagiaire à valider la méthode de détection. Il s agira de mesurer très précisément l effet Faraday induit par un champ magnétique sur la polarisation d un laser en interaction avec une cellule de Rubidium. PROFIL DU CANDIDAT : Formation souhaitée : Grandes écoles, Master Spécificités : Physique atomique, Physique quantique, laser, optique non linéaire, fibre optique

3 MASTER PHYSIQUE ET APPLICATIONS 2 ème année Master Dispositifs Quantiques Proposition de stage Laboratoire: ALCATEL THALES III-V LAB / Détecteurs d'imagerie Directeur du laboratoire: François BRILLOUET / Dominique PONS Adresse: Campus de Polytechnique, 1, Avenue Augustin Fresnel, 91767, Palaiseau Cedex Responsable(s) du stage: Anne Rouvié Téléphone: anne.rouvie@3-5lab.fr Modélisation et caractérisation de diodes PIN à double hétérojonction pour la réalisation de plans focaux proche infrarouge Projet scientifique!: Le III-V Lab développe depuis quelques années une filière technologique pour l'imagerie infrarouge proche ( µm), à base de matériaux de la famille InGaAsP. L'une des applications potentielles est l'imagerie dite "bas niveau de lumière". Une telle application nécessite de très faibles courants d'obscurité associés à des caractéristiques électriques spécifiques (e.g. faible capacité). Afin de répondre à ces exigences une modélisation fine de la structure tridimensionnelle du pixel détecteur est requise. Le stage proposé a pour objectif d'approfondir la compréhension des phénomènes physiques limitant les performances des détecteurs. Les points suivants seront abordés: - simulation des propriétés de transport des diodes PIN à double hétérojonction. Cette étape implique la prise en main de logiciels de simulation développés en interne; - validation expérimentale des modèles proposés sur des couches d'étude (mesures de réponse, de courant d'obscurité et de bruit en fonction de la température); - si nécessaire modification des modèles physiques utilisés; - proposition de couches actives optimisées; - montage d'un banc de caractérisation spécifique pour les mesures de capacité. A la fois théorique et expérimental, ce travail sera complété par une étude bibliographique. Techniques utilisées!: - outils de simulation développés "in situ"; - cryogénie, vide; - caractérisation complète de détecteurs IR: caractéristiques I(V), réponse spectrale, bruit; - instrumentation spécifique: interféromètre à TF, analyseur de spectre, capacimètre; Qualités du candidat requises : - grande autonomie, très bon relationnel; - capacité d'adaptation à l'environnement de travail imposé; - rigueur; Possibilité de poursuivre en thèse!? en cours de définition Mode de financement éventuel? si oui, bourse CIFRE

4 MASTER PHYSIQUE ET APPLICATIONS 2 ème année Master Dispositifs Quantiques Proposition de stage Laboratoire: ALCATEL THALES III-V LAB / Détecteurs d'imagerie Directeur du laboratoire: François BRILLOUET / Dominique PONS Adresse: Campus de Polytechnique, 1, Avenue Augustin Fresnel, 91767, Palaiseau Cedex Responsable(s) du stage: Alexandru Nedelcu Téléphone: alexandru.nedelcu@3-5lab.fr Modélisation et étude expérimentale de détecteurs à multi-puits quantiques (QWIP) large bande Projet scientifique!: Notre groupe développe et produit depuis vingt ans des détecteurs à multi-puits quantiques (QWIPs), destinés à l'imagerie infrarouge (3-20µm). Leur fonctionnement est basé sur une transition entre deux niveaux confinés de la bande de conduction d'un puits quantique, conduisant à une réponse résonante: les QWIPs sont par nature des détecteurs bande étroite. Cette technologie refroidie (T < 90 K), se retrouve aujourd'hui dans les caméras IR produites par Thales. Un effort de recherche croissant est consacré à l'implémentation de nouvelles fonctionnalités au niveau du pixel. Parmi les nouvelles fonctionnalités, certaines nécessitent une couche active présentant une absorption large bande. Parmi ces applications on trouve les imageurs multi-spectraux à canaux très rapprochés (e.g. 8µm/9µm/10µm) et les spectro-imageurs pour applications spatiales (bande 11-15µm). A ce jour, les études menées au III-V Lab sur des détecteurs QWIP large bande ont mis en évidence un certain nombre de phénomènes physiques dont la compréhension fine est indispensable à la mise au point de composants. Le stage proposé a pour objectif d'optimiser des structures QWIP large bande par rapport à une application donnée. Les points suivants seront abordés: - amélioration/extension des modèles physiques permettant de calculer les propriétés de transport; - validation expérimentale de ces modèles sur des couches d'étude (mesures de réponse, de courant d'obscurité et de bruit); - proposition de couches actives optimisées. A la fois théorique et expérimental, ce travail sera complété par une étude bibliographique. Techniques utilisées!: - outils de simulation développés "in situ" (C++ et MATLAB); - cryogénie, vide; - caractérisation complète de détecteurs IR: caractéristiques I(V), réponse spectrale, bruit; - instrumentation spécifique: interféromètre à TF, analyseur de spectre; Qualités du candidat!requises : - grande autonomie, très bon relationnel; - capacité d'adaptation à l'environnement de travail imposé; - rigueur; Possibilité de poursuivre en thèse!? en cours de définition Mode de financement éventuel? si oui, bourse CIFRE

5 Master Dispositifs Quantiques Propositions de stages et thèses Laboratoire ONERA ( Code postal Ville Palaiseau... Tél.!: Fax!: Directeur!: Emmanuel Rosencher... THÈMES DE RECHERCHE PERSONNES À CONTACTER - Détecteurs Infrarouge à base de Nanotubes de Carbone Stage (expérimental, technologique) M. Riad Haidar... - Agilité spectrale des filtres plasmoniques Stage + Thèse (expérimental, théorique) M. Riad Haidar ou Julien Jaeck... - Nanostructures plasmoniques 2D pour l'optique infrarouge Stage + Thèse (théorique) M. Patrick Bouchon ou Riad Haidar... - Etude de filtres spectraux à base de réseaux sub-longueur d onde Stage + Thèse (expérimental, technologique) M. Grégory Vincent... Tél.!: !: gregory.vincent@onera.fr...