Développement de capteurs et de spectromètres à transformée de Fourier dans le moyen-infrarouge en photonique intégrée sur silicium // Development of mid-infrared silicon integrated Fourier transform spectrometers and sensors

Les spectromètres infrarouges à transformée de Fourier (FTIR) sont devenus un outil de référence pour l'analyse chimique. L'un des prochains défis est l'intégration des FTIR sur des circuits photoniques intégrés (PIC) en utilisant des plateformes silicium optimisées pour le moyen infrarouge (MIR) dans le but d'améliorer la compacité et la scalabilité. Vous simulerez des composants clés de PIC MIR, en vous concentrant sur la modélisation thermo-optique, concevrez des masques de photoloithographie, suivrez la fabrication et caractériserez les FTIR et les capteurs. Les applications de détection viseront principalement la détection et l'identification des gaz à effet de serre, mais pourraient également englober la contamination plastique et la biodétection. Vos simulations et optimisations aborderont la photonique et la gestion thermique. Bien que des ingénieurs dédiés seront responsables de la fabrication des wafers en silicium dans nos salles blanches, vous serez impliqué dans les spécifications et dans le suivi des contrôles de qualité en ligne pour assurer le bon fonctionnement des composants fabriqués. Vous serez en charge de la caractérisation des composants FTIR et capteurs à l'échelle du wafer et de la puce sur des bancs opto-électroniques moyen infrarouges personnalisés. Des composants non optimisés seront disponibles à votre arrivée. Vous ferez partie de l'équipe responsable de la modernisation des outils de caractérisation pour effectuer des mesures automatisées plus rapides et plus précises. Vous analyserez et interpréterez les données expérimentales pour approfondir la compréhension des avantages et des limitations des FTIR intégrés par rapport à leurs homologues plus volumineux en optique libre. Vous serez amené à publier des articles de recherche et à participer à des conférences internationales. Des brevets pourraient également être le résultat de votre travail.
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Infrared Fourier transform spectrometers (FTIR) have become a reference tool for chemical analysis. One of the next challenge is the integration of FTIR on photonic integrated circuits (PIC) using mid-infrared (MIR) platforms with the goal of enhancing compactness and scalability. You will simulate key PIC MIR components with a focus on thermo-optic modeling, design optical masks, follow the fabrication and characterize FTIR and sensors. Sensing applications will mainly target greenhouse gas detection and identification, but could also encompass plastic contamination and biological
monitoring. Your simulations and optimizations will address photonics and thermal management. While dedicated engineers will be responsible for the silicon fabrication in our cleanrooms, you will be involved in the specifications and in the monitoring of inline quality controls to ensure the functionality of the manufacture components.You will be in charge of characterizing FTIR and sensor components at the wafer and chip level on custom mid-infrared electro-optical benches. Unoptimized building blocks components will be available upon your arrival. You will be part of the team responsible for
upgrading the characterization tools to perform faster and more accurate automated measurements. You will analyze and interpret experimental data to deepen the understanding of the benefits and limitations of chip-scale FTIR compared to their bulky free-optic counterpart. You will be expected to publish research articles and participate to international conferences. Patents could also be outcomes of your work.
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Pôle fr : Direction de la Recherche Technologique
Pôle en : Technological Research
Département : Département d’Optronique (LETI)
Service : Service des Nouvelles Applications de la Photonique
Laboratoire : Laboratoire des Capteurs Optiques
Date de début souhaitée : 01-11-2026
Ecole doctorale : MAthématiques, Télécommunications, Informatique, Signal, Systèmes, Électronique (MATISSE)
Directeur de thèse : CHARRIER Joël
Organisme : Institut Foton (UMR 6082 / CNRS - Univ Rennes - INSA)
Laboratoire : Equipe SP

Financement public/privé

Pôle fr : Direction de la Recherche Technologique
Pôle en : Technological Research
Département : Département d’Optronique (LETI)
Service : Service des Nouvelles Applications de la Photonique

M2 ou niveau équivalent en physique, optique ou électronique