Proposition de thèse : Conception d’une source laser multi-kW fibrée en régime continu


L’ED SISMI propose le sujet de thèse suivant :

Intitulé du sujet : Conception d’une source laser multi-kW fibrée en régime continu

Ce projet serait sous la direction de Philippe ROY du laboratoire XLIM à l’Université de Limoges

Co-directeurs renseignés : Raphaël JAMIER / David Sabourdy

Les financement sont : salaire brut mensuel est de 2500€

Le début de la thèse est prévu pour : septembre/octobre 2019

Mots clés du sujet : multi-kw class lasers, CW lasers, optical fibers

Présentation du sujet : La thèse se déroulera dans le cadre d’un laboratoire commun X-LAS. Les travaux seront essentiellement menés à Xlim mais la thèse sera entrecoupée de séjours d’étude chez le partenaire industriel CILAS. Une étude théorique sera menée afin d’estimer le rôle limitant des nombreux phénomènes en jeu lors de la réalisation d’une telle source laser (non linéarités, effets thermiques, seuils de dommage …). De la même manière, la conception s’appuiera sur une connaissance fine des propriétés des fibres optiques et des composants optiques ainsi que des architectures laser au sens large. Dès le début de la thèse, des prototypes de sources laser seront assemblés et évalués afin de démontrer la pertinence des solutions retenues.
Une attention particulière sera apportée à la mise en place et au respect des règles de sécurité indispensables à ces niveaux de puissance.

Objectifs : La société CILAS (Compagnie Industrielle des Lasers, filiale d’Ariane Groupe) est engagée dans une démarche visant la montée en puissance de ses sources laser à fibres optiques à des niveaux multi-kW. Les fibres optiques actives présentent en effet naturellement un rapport volume de cœur sur la surface d’échange entre le coeur et la gaine très bien adapté pour dissiper efficacement la chaleur générée par le fonctionnement laser. Cependant, au-delà de niveaux de puissance de l’ordre du kW, de nombreuses limitations physiques supplémentaires apparaissent et doivent être prises en compte lors de la conception pour atteindre les objectifs visés. Il s’agira de comprendre et de prendre en compte ces limitations dans une problématique de montée en puissance régulière au fil du temps. L’ objectif ultime de la thèse est de démontrer la réalisation d’un prototype d’une source 5kW fiable répondant au besoin de CILAS.

Description du sujet : En utilisant et perfectionnant des outils de simulation, ainsi qu’en effectuant des travaux expérimentaux, il s’agira d’identifier les causes des limitations observées aujourd’hui, de proposer des architectures de source laser adaptées et de valider expérimentalement les nouvelles puissances accessibles. Le doctorant bénéficiera à la fois des savoir-faire d’Xlim (compréhension fine des phénomènes de confinement, interaction champs électromagnétiques intenses-matière, effets non linéaires, milieux à gain, laser …), et de l’expérience industrielle de CILAS (produits, perspectives, applications, marchés). Une part significative du travail sera expérimental même si des outils théoriques devront être pris en main et exploités.

Compétences acquises à l’issue de la thèse : – Connaissance fine des propriétés de confinement et de propagation dans les fibres optiques actives et passives,
– Connaissances rares autour des problématiques de très fortes puissances dans les sources fibrées,
– Modèles éléments finis, amplificateurs et laser, NL et thermique,
– Compétences expérimentales de réalisation et de caractérisation de sources laser multi-kW,
– Compétences technologiques de fabrication de fibres optiques et de composants.

Présentation de l’équipe d’accueil : L’équipe d’accueil est composée d’un Directeur de recherche et d’un Maître de conférences pour ce qui est de l’encadrement du projet, tous deux sont impliqués depuis de nombreuses années dans des thématiques proches, c’est à dire autour des sources laser à fibres optiques. Au quotidien, trois post-docs et un autre doctorant sont impliqués sur des projets connexes (sources laser à fibre de puissance en régime impulsionnel) et sont donc susceptibles d’accompagner l’étudiant sur des questions pratiques. L’étudiant sera par ailleurs pleinement impliqué dans les discussions scientifiques de l’équipes, tant formelles qu’à propos de l’organisation des différents travaux.
L’équipe possède par ailleurs des équipements riches et diversifiés pour répondre aux besoins allant de la simulation à la caractérisation poussée des sources laser sans oublier les moyen technologiques de fabrication des fibres et de composants.

Compétences souhaitées pour les candidats : Le candidat devra démontrer un goût prononcé pour les aspects expérimentaux même si des phases de conception basées sur des modèles numériques devront être exploités. Une attention particulière sera portée sur les questions de sécurité incontournables pour cette thématique, qu’il s’agisse de sécurité des personnes ou des équipements.
• Optique guidée, laser à fibres optiques
• Modélisation en optique, gain, effets non linéaires dans les fibres optiques
Qualification :
Master ou INGENIEUR en Physique avec une spécialité photonique
Autonomie, réactivité, rigueur, capacité d’analyse, maturité et prudence, esprit d’équipe et écoute
Maitrise de l’Anglais technique

Pour plus d’informations et pour candidater, merci de contacter :

Date de dépôt : 03/19/2019 à  16 h 53 min




ED SISMI