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Intitulé de l'offre : Doctorat (H / F) - Inscription par laser femtoseconde de circuits photoniques actifs intégrés dans des verres

Référence : UMR7010-MATBEL0-004

Nombre de Postes : 1

Lieu de travail : NICE

Date de publication : jeudi 19 juin 2025

Durée du contrat : 36 mois

Date de début de la thèse : 1 octobre 2025

Quotité de travail : Complet

Rémunération : La rémunération est d'un minimum de 3048,29 € brut mensuel

Section(s) CN : 01 - Interactions, particules, noyaux du laboratoire au cosmos

Description du sujet de thèse

Les circuits intégrés photoniques (PIC) sont des micropuces contenant des composants photoniques qui interagissent pour détecter, générer, transporter et traiter la lumière. Une technique de fabrication notable, l'écriture laser directe (DLW) des PIC dans le verre, consiste à focaliser un laser ultracourt à l'intérieur de la puce afin de modifier ses propriétés structurelles et chimiques à l'échelle microscopique. La DLW offre un avantage unique en permettant le prototypage rapide de structures complexes et de haute précision à base de guides d'ondes photoniques 3D. La DLW est largement utilisée pour produire des PIC dotés de composants optiques à faibles pertes et haute fidélité pour le traitement de l'information classique et quantique. La plupart des systèmes photoniques DLW sont actuellement conçus pour le visible et les télécommunications et sont majoritairement constitués de composants passifs. Il existe aujourd'hui un besoin crucial de développer des composants photoniques actifs intégrés fonctionnant dans l'infrarouge moyen (2-5 µm), notamment pour les applications médicales et environnementales, l'instrumentation astronomique et la détection quantique, où les PIC compacts, stables et flexibles proposés par la DLW [1] sont d'une importance majeure. Parmi les ions de terres rares, le Tm3+ a suscité un intérêt considérable, principalement pour le développement de nouveaux lasers dans l'infrarouge moyen [2]. En effet, lorsqu'il est excité à 800 nm, le Tm3+ peut émettre à 1470 nm, ce qui chevauche la bande S de la communication optique, et surtout, entre 1800 et 2200 nm. Les verres semblent être des matériaux hôtes prometteurs pour le Tm3+ en raison de leur méthode de synthèse relativement simple et de leur faible coût de production par rapport à ceux utilisés pour la préparation des cristaux. De plus, l'efficacité des processus d'émission dépend fortement des systèmes vitreux et est très élevée dans les verres à faible énergie de phonons tels que les verres de tellurite.

Dans ce contexte, l'objectif principal de la thèse est de développer et de fabriquer par DLW une source lumineuse intégrée performante émettant dans l'infrarouge moyen à partir de nouveaux verres de tellurite dopés au Tm3+. Comme une section efficace d'absorption / émission plus élevée et une durée de vie plus longue des niveaux de luminescence peuvent être obtenues si le Tm3+ est présent dans des cristaux, des verres seront préparés à partir de cristaux dopés au Tm3+ par la méthode vitrocéramique, basée sur la nucléation et la croissance de nanoparticules. La technologie DLW sera utilisée pour fabriquer des microstructures de guidage d'ondes intégrées directement intégrées dans ces verres actifs.

Les principaux objectifs de la thèse sont :

• Synthétiser des matériaux à base de verre de tellurite dopés au Tm3+ et démontrer une émission MIR améliorée des cristaux intégrés dans le verre ;
• Améliorer la compréhension fondamentale de la photoréponse des matériaux à base de verre de tellurite au rayonnement laser femtoseconde IR [3]
• Concevoir, fabriquer et caractériser des guides d'ondes optiques actifs gravés dans des cristaux préparés avec un précurseur de nanoparticules métalliques ;
• Réaliser une démonstration de faisabilité de guides d'ondes actifs gravés par laser femtoseconde dans des cristaux / particules métalliques contenant des verres de tellurite.

1] A. Le Camus et al., Opt. Exp. 29, 8531 (2021).

2] J. Wu et al., IEEE Photon. Technologie. Lett. 18, 334 (2006)

3] G. Torun et coll., Adv. Maître. 35, 2210446 (2023)

Informations pratiques

• Durée du doctorat : 48 mois
• Laboratoire d’accueil : Institut de Physique de Nice (France)
• Directeur de thèse : Dr Matthieu Bellec
• Co-laboratoire d’accueil : Université de Tampere
• Co-directeur de thèse : Pr Laeticia Petit
• Détachements : Institut Włodzimierz Trzebiatowski des Basses Températures et Structures (Pologne, 2 mois) pour l’analyse des propriétés spectroscopiques des verres MIR et des verres contenant des particules, Fastlite by Amplitude (France, 1 mois) pour l’écriture de guides d’ondes avec mise en forme avancée des impulsions laser et Université Nazarbayev (Kazakhstan, 1 mois) pour la caractérisation des guides d’ondes actifs.

Contexte de travail

Au cours des quatre dernières décennies, le verre, les vitrocéramiques et les composites ont contribué aux avancées socio-économiques les plus avancées en tant que matériaux de haute technologie. Pour concurrencer les économies émergentes comme la Chine et l'Inde, le secteur verrier européen doit viser le leadership en investissant davantage dans la recherche et l'innovation afin de développer de nouveaux matériaux et de former des spécialistes pour un marché concurrentiel mais prometteur.

Contribuer à ce défi est l'objectif principal du projet « Verres fonctionnels structurés pour applications laser, de détection et de santé » (FunctiGlass), dédié aux matériaux de haute technologie avancés pour trois secteurs : les sources lumineuses, les capteurs et les applications biologiques.

FunctiGlass, coordonné par le CNRS, est un programme de recherche et de formation interdisciplinaire unique, avec un double diplôme, dans le cadre des réseaux doctoraux d'Horizon Europe (Actions Marie-Skłodowska Curie, projet 101169415). Il formera 11 doctorants qui participeront à un programme conjoint de formation à la recherche basé sur une coopération très étroite entre le monde universitaire et l'industrie. Il permettra aux stagiaires d'évoluer dans 11 environnements académiques (universités et instituts de recherche) et 9 environnements non académiques (industrie et PME) représentant 9 pays différents. Chaque doctorant sera encadré par deux tuteurs académiques de différents pays (partageant leur temps entre les deux unités) et un mentor (partenaire industriel) afin de garantir le partage de connaissances intersectorielles et l'acquisition de compétences transférables, axées sur l'entrepreneuriat et l'innovation. Grâce à la formation multidimensionnelle du programme FunctiGlass, les 11 doctorants excelleront dans l'économie du futur en acquérant une perspective et un état d'esprit pluridimensionnels pour devenir de futurs leaders de la science du verre, et en particulier des matériaux nano / microstructurés à base de verre. Grâce à ce programme, ils trouveront leur propre voie d'innovation, que ce soit dans le milieu universitaire ou dans l'industrie.

Le projet créera les conditions nécessaires à l'établissement de relations durables entre les secteurs académique et privé pour le transfert de technologies et de compétences. Cinq établissements délivreront les doubles diplômes : Université Côte d’Azur (Nice, France), Universités de Tampere (Finlande), Université Gottfried Wilhelm Leibniz de Hanovre (Allemagne), Université Milan-Bicocca (Italie) et Institut de recherche sur les basses températures et les structures de l’Académie polonaise des sciences (Wroclaw, Pologne).

Partenaires industriels : AOI Tech (France), Corning (France), Fastlite (France), Klearia (France), Else Nuclear (Italie), Nobula3D (Suède), Nyfors Teknologi (Suède), Rosendahl Nextrom (Finlande), Scout Scientific Outsourcing (Pologne).

Autres universités partenaires du projet (ne délivrant pas de doctorats) : Université de Cergy-Pontoise (France), Université de Gand (Belgique), Université de Pardubice (République tchèque), Université de Nazarbayev (Kazakhstan), Université d’Umeå (Suède).

Pour cette thèse, d'une durée de 4 ans, le laboratoire d'accueil est l'Institut de Physique de Nice (Nice, France) et le directeur de thèse est Matthieu Bellec. Le laboratoire co-organisateur est le Laboratoire de Photonique de l'Université de Tampere (Finlande), avec Laeticia Petit comme co-directrice. Le / La candidat(e) partagera son temps entre les deux pays.

Site web du projet : https : / /

Le poste se situe dans un secteur relevant de la protection du potentiel scientifique et technique (PPST), et nécessite donc, conformément à la réglementation, que votre arrivée soit autorisée par l'autorité compétente du MESR.

Contraintes et risques

Le poste se situe dans un secteur relevant de la protection du potentiel scientifique et technique (PPST), et nécessite donc, conformément à la réglementation, que votre arrivée soit autorisée par l'autorité compétente du MESR.

Contraintes et risques

L'étudiant(e) percevra également une allocation de mobilité et une allocation familiale (selon la situation familiale) pouvant atteindre respectivement 600 € et 495 € par mois.

Le / La doctorant(e) partagera son temps entre les deux universités, sur la base d'une longue période dans chaque pays.

Doctorat (H/F) - Inscription par laser femtoseconde de circuits photoniques actifs intégrés dans des verres • NICE, Côte Azur