Synthèse additive à 2 photons de composants photoniques originaux // Additive Manufacturing of original photonic devices by 2 Photon Polymerization

Les guides plans optiques et les composants fibrés (guides d'onde, miroirs de Bragg, capteurs, …) ont révolutionné le champ de la photonique. Typiquement, ces composants sont réalisés via des centrales technologiques similaires à celles qui existent dans le domaine des composants silicium. Avec le développement de l'impression laser par polymérisation directe (comme l'impression 3D utilisant l'absorption à deux photons), il est possible d'imprimer des objets transparents avec une résolution submicronique (inférieure à 50 nm), permettant la conception de nouvelles fonctionnalités et composants qui ne peuvent pas être réalisés par des méthodes traditionnelles.
Les sujets traités dans cette thèse concernent la conception et la caractérisation de composants photoniques originaux imprimés sur des substrat plans et en bout de fibres optiques classiques et multi-coeurs par exemple pour des applications à distance (capteurs, photonique sur puce).
Pour réaliser de telles structures dont les dimensions sont de l'ordre de la longueur d'onde, une optimisation du processus d'impression 3D est requise (formulation de la résine, paramètres de découpage des objets, puissance du laser, vitesse de déplacement du laser).
Des algorithmes d'Intelligence Artificielle pourront être implémentés pour obtenir les paramètres optimaux d'impression pour une fonction optique donnée. La réalisation d'une base de donnée de fabrication est envisagée.
Ces activités seront développées dans le contexte de l'Equipex+ ADD4P et du projet ciblé PhotonIA commencé en 2025 du CPER DIADEM.
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Planar optical devices and fibered components (waveguides, Bragg mirrors, sensors, …) have revolutionized the field of photonics. Usually, such components are fabricated using complex facilities similar to those used in the domain of silicon devices. With the development of direct laser writing methods (such as 2 Photon polymerization), it is now possible to print transparent 3D devices with a submicron resolution (< 50 nm) allowing to design novel functions or components that cannot be fabricated by usual means.
The subjects addressed in this PhD will concern the design and characterization of original photonic components printed on planar substrates or on the end face of single-core or multicore optical fibers for remote applications.
To print such tiny features whose dimensions are in the order of the light wavelength, an optimization of the printing process is also needed (such as: resin formulation, laser power and scanning speed, hatching and slicing distances). AI algorithms will be implemented to get best parameters and a corresponding fabrication database will be feed.
These activities will be developed in the framework of Equipex+ project hosted by the photonic team (Add4P) and the targeted PhotonIA project started in 2025 which is part of the National Priority research program and equipment (PEPR).
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Début de la thèse : 01/10/2026

Enseignement supérieur

Université de Lille

104 Sciences de la Matière du Rayonnement et de l'Environnement

Profil standard d'un étudiant en master 2 ayant une expérience dans le domaine de l'optique guidée Compétences : • notions de programmation (python, matlab) • modélisation numérique (COMSOL, MEEP, logiciels de modélisation d'ondes électromagnétiques) • capacité à effectuer une veille scientifique • autonomie et rigueur
Standard profil of a master student in optics Skills in optical fibers and waveguides (experimental and theory) Programming skills in Python and/or Matlab