Architecture innovante et traitement du signal pour des télécommunications optiques mobiles // Novel architecture and signal processing for mobile optical telecommunications

Les communications optiques en espace libre reposent sur la transmission de données par la lumière entre deux points distants, sans recourir à des fibres ou à des câbles. Cette approche s’avère particulièrement intéressante lorsque les connexions filaires sont difficiles à déployer ou trop coûteuses.
Cependant, ces liaisons sont fortement affectées par les conditions atmosphériques : brouillard, pluie, poussières et turbulences thermiques atténuent ou déforment le faisceau lumineux, entraînant une dégradation notable de la qualité de la communication. Les solutions existantes restent coûteuses et limitées, tant du point de vue des dispositifs optiques de compensation que des algorithmes de traitement du signal.

Dans ce cadre, la thèse vise à concevoir des liaisons optiques mobiles performantes et robustes, capables de s’adapter à des environnements dynamiques et perturbés. L’étude portera notamment sur l’exploitation de dispositifs de type Optical Phased Array (OPA) sur Silicium — une technologie issue des systèmes LiDAR « low cost » — offrant une voie prometteuse vers des architectures compactes, intégrées et à faible coût.
L’orientation principale des travaux concernera le développement d’approches algorithmiques avancées pour le traitement et la compensation du signal. Le ou la doctorant·e sera amené·e à concevoir un environnement de simulation dédié, permettant d’évaluer et de valider les choix architecturaux et les stratégies algorithmiques avant toute expérimentation pratique.

L’objectif global est de proposer une architecture intégrée, flexible et fiable, garantissant la continuité des communications optiques en mouvement, avec des applications potentielles dans les domaines aérien, spatial et terrestre.
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Free-Space Optical Communications (FSO) rely on transmitting data via light between two distant points, eliminating the need for fibers or cables. This approach is particularly valuable when wired connections are impractical or prohibitively expensive.
However, these links are highly susceptible to atmospheric conditions—fog, rain, dust, and thermal turbulence—which attenuate or distort the light beam, significantly degrading communication quality. Current solutions remain costly and limited, both in terms of optical compensation hardware and signal processing algorithms.

Within this framework, the thesis aims to design high-performance, robust mobile optical links capable of adapting to dynamic and disturbed environments. The study will focus on leveraging Silicon-based Optical Phased Arrays (OPAs)—a technology derived from low-cost LiDAR systems—offering a promising path toward compact, integrated, and cost-effective architectures.
The primary focus of the research will be developing advanced algorithmic approaches for signal processing and compensation. The PhD candidate will be tasked with designing a dedicated simulation environment to evaluate and validate architectural choices and algorithmic strategies before practical experimentation.

The overarching goal is to propose an integrated, flexible, and reliable architecture that ensures uninterrupted optical communication in motion, with potential applications in aerospace, space, and terrestrial domains.
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Pôle fr : Direction de la Recherche Technologique
Pôle en : Technological Research
Département : Département Systèmes (LETI)
Service : Service Technologies Sans Fils
Laboratoire : Laboratoire Signal Protocoles et Plateformes Radio
Date de début souhaitée : 01-10-2026
Ecole doctorale : Sciences et Technologies de l’Information et de la Communication (STIC)
Directeur de thèse : CHASSAGNE Luc
Organisme : Université Paris Saclay
Laboratoire : Laboratoire d'Ingénierie des Systèmes de Versailles
URL : https://www.linkedin.com/in/nicolasdelaunay/
URL : https://www.leti-cea.fr/cea-tech/leti/Pages/recherche-appliquee/plateformes/plateforme-telecommunications.aspx

Public/private mixed funding

Pôle fr : Direction de la Recherche Technologique
Pôle en : Technological Research
Département : Département Systèmes (LETI)
Service : Service Technologies Sans Fils

Traitement du signal, Télécommunicatons