Thèse de doctorat en lasers intenses pour la fusion par confinement inertiel (h/f)

Informations générales

Intitulé de l'offre : Thèse de doctorat en lasers intenses pour la fusion par confinement inertiel (H/F)
Référence : UMR7605-ALERON-020
Nombre de Postes : 1
Lieu de travail : PALAISEAU
Date de publication : vendredi 25 juillet 2025
Type de contrat : CDD Doctorant
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 2200,00 € brut mensuel
Section(s) CN : 04 - Physique des atomes, molécules et plasmas. Optique et lasers

Description du sujet de thèse

Cette thèse de doctorat porte sur le développement de sources lasers fibrées à large bande spectrale et à faible cohérence temporelle, destinées aux futures chaînes de fusion par confinement inertiel. Elle sera menée au Laboratoire pour l’Utilisation des Lasers Intenses (LULI, École polytechnique – CNRS, Palaiseau), en collaboration avec le Centre Lasers Intenses et Applications (CELIA, Université de Bordeaux, Talence).

En 2022, le National Ignition Facility (NIF) aux États-Unis a démontré pour la première fois un gain net d’énergie dans une expérience de fusion inertielle, marquant une avancée scientifique majeure. Depuis, de nombreux projets internationaux ont vu le jour afin de concevoir des réacteurs de production électrique bas-carbone reposant sur l'utilisation de lasers ultra-intenses. En France, le projet Taranis, sélectionné en mars 2024 dans le cadre du plan France 2030, s’inscrit dans cette dynamique. Porté par la startup GenF, spin-off de la société Thales, ce projet fédère un consortium national regroupant Thales, le CEA, le CNRS, le LULI et le CELIA.

Dans ce contexte, le LULI est responsable de plusieurs work packages, dont le développement de sources laser innovantes permettant de tester des concepts avancés de fusion inertielle, notamment en géométrie d’attaque directe (direct drive). Contrairement aux approches traditionnelles fondées sur des sources à haute cohérence temporelle, cette thèse explore une voie alternative : l’utilisation de sources incohérentes à large bande spectrale, générées par des amplificateurs à semiconducteurs fibrés (SOA). L’objectif est d’améliorer le couplage entre l’impulsion laser et la cible, tout en minimisant les effets indésirables tels que l’empreinte laser (laser imprinting) et les instabilités paramétriques comme la rétrodiffusion Brillouin et Raman.

Le projet vise le développement d’une source complète agile dotée d’un profilage arbitraire en amplitude, en spectre et en phase, afin de l’injecter dans des chaînes lasers existantes (LULI2000, Apollon) pour des études expérimentales sur la physique des plasmas. Le LULI possède une expertise reconnue dans le domaine du seeding arbitraire pour chaînes de puissance, et a récemment développé une technologie basée sur des amplificateurs optiques à semi-conducteurs (SOA), capables de générer des impulsions incoherente nanoseconde profilables avec une bande spectrale 70 nm.

La thèse comportera une double composante expérimentale et théorique :
•Modélisation : étude théorique du comportement des amplificateurs SOA en régime cohérent et incohérent, avec modélisation des effets statistiques liés aux sources incohérentes (pics d’intensité aléatoires, couplages spatio-temporels). Les outils de simulation reposeront sur des langages tels que Python ou MATLAB.
•Développement expérimental : mise en œuvre d’une source laser fibrée à large bande, à partir de diodes superluminescentes couplées à un module de profilage temporel (SOA) et spectral (waveshaper), et d’amplification à l’aide de fibres dopées. L’objectif est d’atteindre des niveaux d’énergie compatibles avec les systèmes pilotes des grandes chaînes lasers.

Des collaborations étroites avec les partenaires du consortium sont prévues, notamment avec le CELIA pour le test, la validation et l’éventuelle intégration de diagnostics spécifiques aux faisceaux incohérents, ainsi qu’avec la société Thales pour des expérimentations sur site industriel. Des campagnes expérimentales sont d’ores et déjà programmées sur LULI2000 et Apollon, en partenariat avec la communauté scientifique spécialisée en physique des plasmas.

Profil recherché :
•Formation : Master ou diplôme d’ingénieur en physique des lasers, optique, physique des plasmas, photonique ou domaines connexes.
•Compétences techniques :
-Connaissances en physique des lasers intenses et/ou sources fibrées
-Maîtrise des langages de programmation scientifique (Python, Matlab, C/C++)
-Compétences en traitement de données, modélisation physique et analyse expérimentale.
•Savoir-être :
-rigueur
-autonomie
-aptitude au travail en équipe et à la communication scientifique
-bonne maîtrise de l’anglais est souhaitée.

Les candidats intéressés doivent envoyer : CV détaillé, lettre de motivation et des référents scientifiques.

Contexte de travail

Le CNRS est un acteur majeur de la recherche fondamentale au niveau mondial. Le LULI, laboratoire de référence dans le domaine des lasers intenses, est implanté sur le campus de l’École polytechnique à Palaiseau, ainsi que sur les sites de l'Orme des Merisiers (CEA) et de Sorbonne Université (Jussieu). Il regroupe environ 110 agents (chercheurs, ingénieurs, doctorants) et exploite plusieurs grandes installations expérimentales : LULI2000, Apollon, HERA, XCAN.

Le doctorant sera intégré à l’équipe R&D laser du LULI et travaillera en étroite collaboration avec les membres du consortium Taranis. Des séjours dans les laboratoires partenaires (Thales, CELIA) sont prévus, ainsi qu’une participation à des campagnes expérimentales majeures. Une activité d’enseignement (monitorat) pourra être envisagée en parallèle, selon les souhaits du candidat.

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.

Contraintes et risques

Des déplacements en France et à l'international sont à prévoir dans le cadre de missions.