Optimisation topologique des performances optiques de µLED / / Topologic optimization of µLED's[...]

CEA Université Grenoble Alpes Laboratoire d'Intégration des Technologies Emissives; Grenoble; Sur place; EUR 20 000 - 40 000; Plein temps

Résumé du poste

Un laboratoire de recherche innovant à Grenoble propose une thèse axée sur le développement de méthodes sombres pour les micro-écrans. Le candidat sera chargé de développer des simulations pour optimiser les performances des micro-LEDs tout en respectant les contraintes industrielles. Le projet inclut trois phases principales : développer des méthodes de simulation, concevoir un cadre d’optimisation topologique, et réaliser un prototype. Le doctorant travaillera en collaboration avec le laboratoire et pourra bénéficier de financements européens.

Qualifications

• Compétences en méthodes élémentaires et optimisation topologique.
• Capacité à travailler sur des simulations complexes des micro-LEDs.

Responsabilités

• Développer une méthode de simulation rapide et fiable.
• Concevoir un cadre d’optimisation topologique.
• Réaliser un prototype avec des composants de laboratoire.

Formation

Doctorat en Mathématiques, Sciences et Technologies de l’Information, Informatique

Description du poste

Topic description

Les performances des micro-LEDs (µLEDs) sont fondamentales pour les micro-écrans, un domaine d’excellence du laboratoire LITE au CEA-LETI. Cependant, simuler ces composants est complexe et coûteux en calculs, en raison de la nature incohérente des sources lumineuses et des géométries impliquées. Cela limite la possibilité d’explorer efficacement des espaces de conception multi-paramètres.

Cette thèse propose de développer une méthode innovante basée sur les éléments finis pour accélérer les simulations tout en rendant possible l’utilisation de l’optimisation topologique sur ces sources incohérentes. L’objectif est de produire des designs non intuitifs maximisant les performances tout en respectant les contraintes industrielles.

Le travail se divise en trois phases :

• Développer une méthode de simulation rapide et fiable, en intégrant des approximations physiques adaptées aux sources incohérentes et en réduisant les temps de calcul d’un facteur significatif.
• Concevoir un cadre d’optimisation topologique robuste, intégrant des contraintes de fabricabilité, pour générer des designs immédiatement réalisables.
• Réaliser un prototype à base de "composants sur étagère" du laboratoire qui consiste en une gravure de motifs complexes sur une couche de diélectrique au dessus d'une µLED. Cette partie est sujette à l'intégration de la thèse dans les projets axés "Métasurfaces" du laboratoire afin de profiter d'un financement type IPCEI ou projet européen. Cette partie est optionnelle dans le projet de thèse, à moduler selon opportunités de financement d'un tel prototype.

Les résultats attendus incluent des designs optimisés pour micro-écrans offrant des performances accrues et une méthodologie généralisable à d'autres dispositifs photoniques. Les efforts consentis à développer une telle méthodologie pourront bénéficier à d'autres laboratoires du DOPT, travaillant eux aussi sur les métasurfaces.

The performance of micro-LEDs (µLEDs) is crucial for micro-displays, a field of expertise at the LITE laboratory within CEA-LETI. However, simulating these components is complex and computationally expensive due to the incoherent nature of light sources and the involved geometries. This limits the ability to effectively explore multi-parameter design spaces.

This thesis proposes to develop an innovative finite element method to accelerate simulations and enable the use of topological optimization. The goal is to produce non-intuitive designs that maximize performance while respecting industrial constraints.

The work is divided into three phases :

Develop a fast and reliable simulation method by incorporating appropriate physical approximations for incoherent sources and significantly reducing computation times.

Design a robust topological optimization framework that includes fabrication constraints to generate immediately realizable designs.

Realize such a metasurface on an existing shortloop in the laboratory. This part is optional and will be tackled only if we manage to seize an Opportunity to finance the prototype, via the inclusion of the thésis inside the "metasurface

topics" of european or IPCEI projets in the lab .

The expected results include optimized designs for micro-displays with enhanced performance and a methodology that can be applied to other photonic devices and used by other laboratories from DOPT.

Pôle fr : Direction de la Recherche Technologique

Pôle en : Technological Research

Département : Département d’Optronique (LETI)

Service : Service des Nouvelles Applications de la Photonique

Laboratoire : Laboratoire d'Intégration des Technologies Emissives

Ecole doctorale : Mathématiques, Sciences et Technologies de l’Information, Informatique (MSTII)

Directeur de thèse : BONNETIER Eric

Organisme : Université Grenoble-Alpes

Funding category

Public / private mixed funding

Funding further details