Contrôle des peignes de fréquence à l'aide de miroirs infrarouges à commande électrique (h/f)

Informations générales

Intitulé de l'offre : Contrôle des peignes de fréquence à l'aide de miroirs infrarouges à commande électrique (H/F)
Référence : UMR9001-RAFCOL-013
Nombre de Postes : 1
Lieu de travail : PALAISEAU
Date de publication : lundi 5 mai 2025
Type de contrat : Chercheur en contrat CDD
Durée du contrat : 24 mois
Date d'embauche prévue : 31 mai 2025
Quotité de travail : Complet
Rémunération : entre 3081.22 Euros et 4291.70 Euros brut / mois
Niveau d'études souhaité : Doctorat
Expérience souhaitée : 1 à 4 années
Section(s) CN : 08 - Micro et nanotechnologies, micro et nanosystèmes, photonique, électronique, électromagnétisme, énergie électrique

Missions

Nous proposons une position de post-doc sur deux ans (initialement) à l'Université Paris Saclay (France) et au CNRS, au sein du Centre de Nanosciences et Nanotechnologies (C2N).
Vous intégrerez l'équipe Dispositifs Quantiques Moyen-IR/THz, spécialisée dans le développement de dispositifs optoélectroniques exploitant les effets d'électrodynamique quantique dans la gamme spectrale du moyen infrarouge [1][2].
Située au sud de Paris, l'Université Paris Saclay s'étend sur un vaste territoire et est classée parmi les meilleures universités de France. Le niveau de salaire est négociable en fonction de l'expérience du candidat. Le projet est soutenu par une bourse ERC Advanced Grant (projet SMART-QDEV).

L'objectif de ce projet est de développer des dispositifs non linéaires basés sur des transitions intersous-bandes dans des hétérostructures semi-conductrices III-V, et de les utiliser pour le contrôle de peignes de fréquences générés par des lasers à cascade interbandes (ICL) et des lasers à cascade quantique (QCL).

[1] M. Malerba, M. Jeannin, S. Pirotta, L. Li, A. G. Davies, E. Linfield, A. Bousseksou, J.-M. Manceau, and R. Colombelli, Appl. Phys. Lett. 119, 181102 (2021).
[2] E. Cortese, N. L. Tran, J. M. Manceau, A. Bousseksou, I. Carusotto, G. Biasiol, R. Colombelli, and S. De Liberato, Nat. Phys. 17, 31 (2021).

Activités

Les applications basées sur le rayonnement infrarouge moyen (MIR, 3-12 um) ont rapidement progressé ces dernières années, grâce aux avancées scientifiques et technologiques, et grâce à des applications dans des domaines liés à la spectroscopie, à la détection et aux communications. En particulier, la génération de peignes de fréquences avec des sources compactes est un aspect clé. Les lasers à cascade quantique peuvent déjà générer des peignes modulés en fréquence. Et le laser à cascade interbande – une source laser à cascade, mais basée sur des transitions interbandes – est très prometteur. Les ICL fonctionnent désormais jusqu'à 7 um, et couvriront bientôt une grande partie de la deuxième fenêtre atmosphérique (8 - 12 um). Ils sont idéaux pour générer des peignes de fréquences modulés en amplitude [3], grâce à leur dynamique et à leurs faibles courants de seuil. Le contrôle et en particulier la stabilisation des peignes de fréquences est très important pour les applications.

Le projet vise à développer des dispositifs ultra-rapides [4] [5] et non linéaires [6] basés sur les transitions inter-sous-bandes dans les hétérostructures semi-conductrices III-V, un sujet sur lequel l'équipe hôte travaille intensivement - et à les utiliser pour le contrôle des peignes de fréquences générés par les lasers à cascade interbandes (ICL) et les lasers à cascade quantique (QCL).
L'activité s'appuiera sur les transitions inter-sous-bandes entre des états électroniques confinés dans des puits quantiques semi-conducteurs [7]. De telles transitions sont les éléments de base des dispositifs quantiques dans l'infrarouge moyen (lasers à cascade quantique, détecteurs infrarouges à puits quantiques). Elles sont adaptées à l'exploration de nouveaux phénomènes où l'électrodynamique de cavité joue un rôle fondamental.

Le projet postdoctoral évoluera dans ce contexte, visant à développer des miroirs non linéaires capables de contrôler électriquement l'amplitude et la phase du faisceau réfléchi et les appliquer au contrôle et à la stabilisation des peignes de fréquences générés par les ICL et les QCL. Le projet s'appuie également sur les développements récents de l'équipe, notamment les modulateurs infrarouges moyens ultra-rapides (more than 10 GHz) [5] et l'utilisation d'un fort couplage lumière-matière pour optimiser les non-linéarités [8].

Une des idées principales est la suivante : la stabilisation d'un laser à semi-conducteur est généralement obtenue par injection électrique d'un signal RF, référencé sur un oscillateur stable. Lorsque le verrouillage par injection n'est pas possible, nous développons une nouvelle approche : la modulation de la réflectivité du miroir non linéaire judicieusement couplé au laser.

En tant que post-doctorant, vous vous consacrerez initialement à la mise en œuvre d'outils et de bancs de mesure pour la caractérisation des peignes de fréquences dans l'infrarouge moyen (spectroscopie SWIFT notamment [9]). Vous vous concentrerez ensuite sur les expériences de réinjection optique dans les QCL et les ICL, en utilisant les miroirs ultra-rapides récemment développés par l'équipe [5]. Vous développerez de nouveaux dispositifs spécifiques, soutenus par l'équipe, et explorerez de nouveaux schémas d'injection, comme des lasers à cavité externe au lieu du régime de réinjection optique.


[1] M. Malerba, M. Jeannin, S. Pirotta, L. Li, A. G. Davies, E. Linfield, A. Bousseksou, J.-M. Manceau, and R. Colombelli, Appl. Phys. Lett. 119, 181102 (2021).
[2] E. Cortese, N. L. Tran, J. M. Manceau, A. Bousseksou, I. Carusotto, G. Biasiol, R. Colombelli, and S. De Liberato, Nat. Phys. 17, 31 (2021).
[3] A. Schliesser, N. Picqué, and T. W. Hansch, Nat. Photonics 6, 440 (2012).
[4] S. Pirotta, N.-L. Tran, A. Jollivet, G. Biasiol, P. Crozat, J.-M. Manceau, A. Bousseksou, and R. Colombelli, Nat. Commun. 12, 799 (2021).
[5] M. Malerba, S. Pirotta, G. Aubin, L. Lucia, M. Jeannin, J.-M. Manceau, A. Bousseksou, Q. Lin, J.-F. Lampin, E. Peytavit, S. Barbieri, L. H. Li, A. G. Davies, E. H. Linfield, and R. Colombelli, Appl. Phys. Lett. 125, (2024).
[6] M. Jeannin, E. Cosentino, S. Pirotta, M. Malerba, G. Biasiol, J.-M. Manceau, and R. Colombelli, Appl. Phys. Lett. 122, (2023).
[7] M. Helm, in Intersubband Transitions Quantum Wells Phys. Device Appl. I, edited by H. C. Liu and F. Capasso (Academic Press, 1999), p. 1.
[8] M. Jeannin, J. M. Manceau, and R. Colombelli, Phys. Rev. Lett. 127, 187401 (2021).
[9] D. Burghoff, T.-Y. Kao, N. Han, C. W. I. Chan, X. Cai, Y. Yang, D. J. Hayton, J.-R. Gao, J. L. Reno, and Q. Hu, Nat. Photonics 8, 462 (2014).
[10] E. Tournie and L. Cerutti, editors, Mid-Infrared Optoelectronics: Materials, Devices, and Applications. (WOODHEAD, 2019).

Compétences

Profil du candidat et modalités de candidature :
Le projet est expérimental, mais une part importante est consacrée aux simulations quantiques/électromagnétiques pour la conception de dispositifs. Nous recherchons des candidats motivés et expérimentés dans certains (mais pas tous) des domaines suivants : physique et technologie des dispositifs semi-conducteurs ; modélisation électromagnétique ; fabrication en salle blanche ; physique des lasers ; techniques de caractérisation optoélectronique ; conception d'hétérostructures quantiques ; technologie RF/micro-ondes.

Le/La candidat(e) retenu(e) devra être titulaire d’un doctorat expérimental en physique, optique ou ingénierie. Le poste est à pourvoir immédiatement.


Contexte de travail

Consortium et financement :
Le projet bénéficiera de collaborations avec les laboratoires IES (Montpellier), TU Wien (Autriche), LPA/ENS (Paris), ETH (Zurich/CH) et Univ. Leeds (UK).

Le travail se déroulera au Centre de Nanosciences et de Nanotechnologie, sur le Plateau de Saclay.
Le Centre de Nanosciences et de Nanotechnologies (C2N) est une unité mixte de recherche du CNRS et de l'Université Paris Saclay et de l'Université Paris Cité. Le C2N, composé d'environ 410 personnels, est situé en Ile de France à Palaiseau (91) au cœur du campus Paris Saclay.
Le C2N est composé de quatre départements scientifiques (photonique, matériaux, nanoélectronique, microsystèmes nanobiofluidique). Ce poste est affecté au sein du département photonique. Ce poste requiert un accès à la salle blanche.


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

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