Fiche U.E. Master ISTI – parcours recherche: « Optique et Lasers
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Fiche U.E. Master ISTI – parcours recherche: « Optique et Lasers » - Semestre 3 INTITULE DE L’U.E. : Optique et Lasers RESPONSABLE : Nom, prénom : FONTAINE Joël Discipline : Photonique Adresse : Laboratoires des Systèmes Photoniques Bld S. Brant, BP10413 67400 ILLKIRCH cedex (0)390 244 627 Fax :(0)390 244 619 (INSA) : (0)388 144 747 [email protected] PROGRAMME : Matières enseignées CM CI Physique des lasers 15 Lasers et techniques 10 femtoseconde Optique non linéaire 15 Biophotonique 15 Interaction lumière-matière : 15 cours approfondi Métrologie optique 12 Microphotonique 20 Optique guidée pour 15 télécoms et capteurs Nouveaux matériaux pour la 20 Photonique * CT : contrôle terminal, CC contrôle continu TD TP Travail perso étudiant 42 28 Coeff matière CT* 1 1 oui oui 42 42 42 1 1 1 oui 25 55 42 1 1 1 oui oui oui 55 1 oui oui CC* COMPETENCES A ACQUERIR : Physique des lasers / Impulsions ultra brèves Comprendre les différents phénomènes à la base de la génération et l’amplification de la lumière. Mettre en relation les propriétés particulières d’un laser et les contraintes liées à une application. Lasers et Techniques femtosecondes L’objectif de la partie impulsions ultra-courtes est de faire comprendre les problèmes spécifiques à la génération et au contrôle des impulsions laser courtes. Dans le tronc optique expérimentale, un aperçu des instruments et des techniques expérimentales utilisées en spectroscopie laser sera donné. Optique non linéaire L’objectif de ce cours est de décrire les effets non linéaires de l’interaction lumière-matière notamment la génération d’harmonique ou l’amplification paramétrique. Biophotonique La lumière ou l’onde électromagnétique est un outil puissant pour l’analyse des matériaux solides les plus variés y compris le milieu biologique à toutes ses échelles de taille: tissus, cellules, protéines, DNA. La biophotonique consiste à imager, à structurer, à manipuler les objets biologiques avec de la lumière. Ce cours a pour objectifs de familiariser l’étudiant avec les techniques et thèmes de recherche les plus modernes de la biophotonique. Après avoir exposé les notions de base (interactions lumière – milieu biologique), nous allons traiter des exemples concrets tirés de la littérature scientifique actuelle. Interaction lumière-matière L’objectif de ce cours de physique fondamentale est double. D’une part il s’agit de décrire le champ électromagnétique d’un point de vue classique et quantique. D’autre part l’interaction de ce champ électromagnétique avec la matière sera abordé d’un point de vue formel (formalisme Liouvillien, formalisme de l’atome habillé) et d’un point de vue concret au travers d’exemple de systèmes physiques simples. Metrologie optique Compréhension des principales techniques de la métrologie, métrologie optique et de la physique associée. Microphotonique Comprendre les principes des micro systèmes optiques. Apprendre les concepts et méthodes de l’ingéniérie des micro dispositifs optiques pour la mesure et le traitement de signal. Matériaux organiques et optique Donner un aperçu global des relations entre structure, propriétés physico-chimiques et propriétés optiques des matériaux organiques. Faire le lien entre l’ensemble de ces propriétés et les applications actuelles des matériaux organiques à l’optique. Optique guidée pour les telecommunications et les capteurs Apprendre et comprendre comment les parameters physiques interviennent dans la propagation de la lumière dans des fibres optiques. Applications aux capteurs. Comprendre l’amplification de la lumière dans un guide d’onde, comprendre la dispersion de la lumière et les effets non linéaires dans une fibre monomode. L’optique guidée intégrée, quelques exemples. Les fibres à cristaux photoniques. Nouveaux matériaux pour la Photonique. La grande majorité des outils utilisés en optique et en photonique sont basés sur des matériaux solides inorganiques : métaux pour l’optique catoptrique (miroirs), verres pour l’optique réfractive (lentilles), semiconducteurs les diodes électroluminescentes et lasers… Ce sont les caractéristiques particulières de leurs réponses spectrales et temporelles à la lumière qui sont exploités ici et qui font tout leur intérêt. Ce cours a pour objectif la description des processus électroniques à la base de ces propriétés optiques. Le lien sera fait entre les caractéristiques structurales (solide cristallin, amorphe), électroniques (matériaux isolant, conducteur, semi-conducteur) et optiques (absorption et réfraction avec leur dépendance spectrale). La réponse de ces différents types de matériaux à des impulsions lumineuses brèves sera elle aussi étudiée, avec ses liens avec la dynamique électronique sur des échelles de temps ultra-courtes. TYPE D’ENSEIGNEMENT : CM : 137h présentielles Autre : Visite laboratoire laser 4h présentielles Charge horaire totale pour l’étudiant : 332 Crédits ECTS : 15 Les enseignements assurés par des intervenants extérieurs : Métrologie optique : techniques holographiques 5 h MUTUALISATION : UE obligatoire pour le master : OUI Peut constituer une UE optionnelle Peut constituer une UE libre : OUI pour d’autres masters : non LASERS : PHYSIQUE DES LASERS UE Optique et lasers ECTS : 2 cours 15 h TD TP Enseignant : FONTAINE Joel, Professeur, CNU 63 ème section, LSP EA 3426, Tel 03 88 14 47 47, fax 03 88 14 47 99, [email protected] Semestre S3 Projet Total h TD 20 h Module optionnel : non Pré-requis : Physique des vibrations et des ondes. Éléments de physique quantique. Mathématiques pour l’ingénieur : variables et fonctions de variables complexes ; résolution d’équations différentielles du deuxième ordre. Opérations matricielles. Electromagnétisme, laser, optique non linéaire OBJECTIFS DE L’ENSEIGNEMENT • Présenter les principes de l’émission laser et les différentes conditions de mise en œuvre de l’amplification de lumière. • Présenter les caractéristiques des faisceaux laser et les principaux types de lasers en relation avec leurs utilisations. --------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------PROGRAMME DETAILLE Chap. I.- Rappels d’optiques et d’électromagnétisme Chap. II.- Optique matricielle et calcul de cavités laser. Chap. III.- Faisceaux laser. Les modes transverses. Chap. IV.- Résonance optique. Les modes longitudinaux Chap. V.- Absorption et émission de rayonnement par la matière. Chap. VI.- Amplification de lumière et oscillation laser. Chap. VII.- Caractéristiques générales des lasers. Annexe - Evolution de la technologie des lasers. --------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------APPLICATIONS (TD ou TP) Des exercices seront proposés en application du cours. Une partie sera évaluée et prise en compte dans l’évaluation. Les notions introduites dans ce cours sont utilisées dans les TP de physique expérimentale. --------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------COMPETENCES ACQUISES À l’issue de cet enseignement, l’étudiant aura appris à reconnaître les caractéristiques d’un laser, à comparer les performances affichées aux limites théoriques. Il sera capable de modéliser un amplificateur de lumière, d’évaluer le gain à partir des caractéristiques intrinsèques du matériau. Il sera également capable d’établir le lien entre les propriétés particulières d’un faisceau et les accessoires utilisés. Des visites d’installations laser pour des applications dans le domaine de la mesure et celui de la transformation des matériaux permettront de concrétiser les notions introduites. --------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------Dispositif d’évaluation des enseignements et modalités d'examen : Une partie de contrôle continu (1/3 de la note) + contrôle terminal LASERS ET TECHNIQUES FEMTOSECONDES UE Optique et lasers ECTS : cours 10 h TD TP Semestre S3 Projet Total d’h eqTD 15 h Module optionnel : non Enseignant Olivier CREGUT IR 1 IPCMS-GONLO, 23 rue du Loess 67034 Strasbourg Cedex 2 Tél :03.88.10.71.78 [email protected] Valérie Halté MCN, section 30 IPCMS-GONLO, 23 rue du Loess 67034 Strasbourg Cedex 2 Tel :03.88.10.72.13 [email protected] Pré-requis : : Physique des vibrations et des ondes. Physique des lasers. Electromagnétisme, laser, optique non linéaire OBJECTIFS DE L’ENSEIGNEMENT • Présenter les principes de réalisation et de caractérisation des impulsions laser ultra-brèves. • La partie optique expérimentale a pour objectif de donner un aperçu des instruments et des techniques expérimentales utilisées en spectroscopie laser. --------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------PROGRAMME DETAILLE Génération d’impulsions laser ultra brèves Propagation linéaire et non linéaire des impulsions Caractérisation d’impulsions laser ultra-brèves --------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------APPLICATIONS (TD ou TP) Des démonstrations dans les laboratoires de recherche du groupe d’Optique Non Linéaire du l’IPCMS permettront d’illustrer les notions introduites dans le cours. --------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------COMPETENCES ACQUISES L’étudiant aura acquis les connaissances théoriques pour comprendre et concevoir des expériences d’optique impulsionnelle. --------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------Dispositif d’évaluation des enseignements et modalités d'examen : Les notions introduites dans ce cours seront, pour l’évaluation, intégrées dans les modules « Physique des lasers » et « Optique Non Linéaire » OPTIQUE NON LINEAIRE UE : Optique et lasers ECTS : 2 COURS 15 h Enseignant : Valérie Halté MCN, section 30 IPCMS-GONLO, 23 rue du Loess 67034 Strasbourg Cedex 2 Tel :03.88.10.72.13 [email protected] TP TD Semestre S3 Projet Total d’heures eq TD 22,5 h Module au choix : non Pré-requis : lasers, optique géométrique et ondulatoire , électromagnétisme, processus non linéaires OBJECTIFS DE L’ENSEIGNEMENT Depuis la découverte du laser dans les années 60, les non linéarités optiques suscitent l’intérêt général. Historiquement, c’est l’expérience de Franken de génération de second harmonique qui a donné naissance à l’optique non linéaire. Cependant, les processus non linéaires s’étendent au-delà de cet effet. L’objectif de ce cours est de décrire les effets non linéaires de l’interaction lumière-matière notamment la génération d’harmonique ou l’amplification paramétrique --------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------PROGRAMME DETAILLE Chap. I – Equation de Maxwell dans un milieu non linéaire Chap. II.- Susceptibilités non linéaires Chap. III.- Symétries des tenseurs Chap. IV.- Génération d’harmoniques Chap. V.- Amplification paramétrique Chap. VI.- Raman stimulé Chap. VII.- Autres processus non linéaires Optique instrumentale Chap. I - Technique pompe sonde Chap. II.- Echo de photon Chap. III.- Détecteurs Chap. IV.- Analyses des données --------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------APPLICATIONS (TD ou TP) Voir volumes horaires ci-dessus. --------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------COMPETENCES ACQUISES A l’issu de cet enseignement, l’étudiant aura acquis les connaissances théoriques nécessaires pour la réalisation d’expériences de spectroscopie non-linéaire et le développement de montages lasers complexes comme la génération de continuum ou l’amplification paramétrique. La partie optique expérimentale permettra à l’étudiant d’acquérir des compétences dans les techniques de mesures de spectroscopie laser ainsi que dans la détection de signaux, l’acquisition et l’interprétation des données. --------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------Dispositif d’évaluation des enseignements et modalités d'examen : Examen écrit TITRE DU MODULE Nouveaux Matériaux pour la Photonique UE : Optique et lasers ECTS : 1 COURS 20 h TD 0h Projet TP 0h Module au choix : non Semestre S3 Total d’heures eq TD 30h Enseignant : MAGER Loïc, chargé de recherche au CNRS, ème 28 section CNU, IPCMS-GONLO (UMR 7504 CNRS-ULP), tél : 0388107090, fax : 0388107245, E-mail : [email protected] Mathieu Gallart Maître de conférences 28éme section (IPCMS-GONLO, UMR 7504) Tél : 03.88.10.71.49 ; Fax : 03.88.10.71.42 [email protected] Pré-requis : Notions de base en physique de la matière, en mécanique quantique, optique et spectroscopie, physique des lasers. OBJECTIFS DE L’ENSEIGNEMENT La grande majorité des outils utilisés en optique et en photonique sont basés sur des matériaux solides inorganiques : métaux pour l’optique catoptrique (miroirs), verres pour l’optique réfractive (lentilles), semiconducteurs pour les diodes électroluminescentes et lasers… Ce sont les caractéristiques particulières de leurs réponses spectrales et temporelles à la lumière qui sont exploités ici et qui font tout leur intérêt. Ce cours a pour objectif la description des processus électroniques à la base de ces propriétés optiques. Le lien sera fait entre les caractéristiques structurales (solide cristallin, amorphe), électroniques (matériaux isolant, conducteur, semi-conducteur) et optiques (absorption et réfraction avec leur dépendance spectrale). La réponse de ces différents types de matériaux à des impulsions lumineuses brèves sera elle aussi étudiée, avec ses liens avec la dynamique électronique sur des échelles de temps ultra-courtes. On donnera un aperçu global des relations entre structure, propriétés physico-chimiques et propriétés optiques des matériaux organiques. On fera le lien entre l’ensemble de ces propriétés et les applications actuelles des matériaux organiques à l’optique. ----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------PROGRAMME DETAILLE Optique des matériaux organiques : Structure des matériaux organiques Liens entre les différents types de matériaux organiques : molécules, polymères, gels et verres organiques, leur structure : matériaux amorphes, matériaux cristal liquide, matériaux cristallins et leurs propriétés optiques linéaires : absorption, dichroïsme, indice de réfraction, biréfringence et leurs propriétés optiques non linéaires : photochromisme, électro-optique, hyperpolarisabilité Influence des paramètres physico-chimiques sur les propriétés optiques Influence des propriétés diélectriques des matériaux (solvatochromie linéaire, non linéaire) Influence des propriétés mécaniques des matériaux (élasto-optique) Influence des propriétés chimiques des matériaux (chimie-luminescence, photochimie) Procédés de photostructuration des matériaux organiques. RAPPELS DE PHYSIQUE DE LA MATIÈRE CONDENSÉE : MILIEUX AMOR¨HES ET CRISTALLINS PROPRIÉTÉS OPTIQUES DES SEMI-CONDUCTEURS PROPRIÉTÉS OPTIQUES DES MÉTAUX PROPRIÉTÉS OPTIQUES DES SOLIDES AMORPHES PROCESSUS DYNAMIQUES DANS LES MÉTAUX ET SEMI-CONDUCTEURS ----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------APPLICATIONS (TD ou TP) ----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------COMPÉTENCES ACQUISES A l’issue de ce cours, l’étudiant détiendra un ensemble de connaissances fondamentales sur la réponse optique de matériaux organique. Dans le cadre de son cursus en sciences physique ou de son implication dans un travail de recherche, il aura acquis une culture scientifique de base dans le domaine de l’optique des différentes familles de matériaux organiques L’étudiant détiendra également un ensemble de connaissances fondamentales sur la réponse optique de matériaux inorganiques et sur leur dynamique ultra-rapide. Dans le cadre de son cursus en sciences physique ou de son implication dans un travail de recherche, il aura acquis une culture scientifique de base dans le domaine de l’optique des matériaux solides. Dans la perspective de son engagement dans un métier à visées technologiques, il possédera une compétences nécessaires au choix ou à la conception de dispositifs optiques s’appuyant sur les propriétés physiques des matériaux utilisés. Dispositif d’évaluation des enseignements et modalités d'examen : Contrôle écrit et/ou oral des connaissances acquises. UE : Optique et lasers BIOPHOTONIQUE Semestre S3 ECTS : 1 COURS 15 h TD 0h TP 0h Projet Total d’heures eq TD 22,5h Module au choix : non Enseignant : ème HAACKE Stefan, professeur à l’ULP, 28 section CNU, IPCMS-GONLO (UMR 7504 CNRSULP), tél : 0388107114, fax : 0388107245, Email : [email protected] Pré-requis : Photonique (Physique des lasers & optique), interaction lumière-matière OBJECTIFS DE L’ENSEIGNEMENT La lumière est un outil puissant pour l’analyse des matériaux solides les plus variés y compris le milieu biologique à toutes ses échelles de taille: tissus, cellules, protéines. La BIOPHOTONIQUE est un secteur de recherche fondamental et de développement industriel naissant qui se situe à l’interface de la physique, de la chimie et de la biologie. Ce cours a pour objectifs de familiariser l’étudiant avec les techniques et thèmes de recherche les plus modernes de la BIOPHOTONIQUE. Après avoir exposé les notions de base (interactions lumière – milieu biologique), nous allons traiter d’exemples concrets tirés de la littérature scientifique actuelle. ----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------PROGRAMME DETAILLE Chap. I Rappels de photonique : sources de lumière, techniques de détection Chap. II La lumière et le vivant : Absorption, diffusion, fluorescence Chap. III Imagerie classique du milieu biologique : rayons X, IRM, etc. Chap. IV Microscopie du vivant : la cellule dans tous ses états Chap. V « Nano » - scopie des machines moléculaires : dynamique structurelle et électronique des protéines ----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------APPLICATIONS (TD ou TP) ----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------COMPÉTENCES ACQUISES A l’issue de ce cours, l’étudiant aura une vue d’ensemble des applications de la photonique à l’étude du vivant. Il devrait être capable de proposer une expérience d’optique adaptée à un problème de biophysique posé. ----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------Dispositif d’évaluation des enseignements et modalités d'examen : Contrôle oral des connaissances acquises. TITRE DU MODULE Interaction lumière-matière : cours approfondi UE : Optique et lasers ECTS : 2 COURS 15 h TD 0h TP 0h Projet Semestre S3 Total d’heures 22,5h Module au choix : non Enseignant : GILLIOT Pierre, chargé de recherche au CNRS, ème 28 section CNU, IPCMS-GONLO (UMR 7504 CNRS-ULP), tél : 0388107149, fax : 0388107245, E-mail : [email protected] Pré-requis : Notions de base en mécanique quantique OBJECTIFS DE L’ENSEIGNEMENT L’objectif de ce cours de physique fondamentale est double. D’une part il s’agit de décrire le champ électromagnétique d’un point de vue classique et quantique. D’autre part l’interaction de ce champ électromagnétique avec la matière sera abordé d’un point de vue formel (formalisme Liouvillien, formalisme de l’atome habillé) et d’un point de vue concret au travers d’exemple de systèmes physiques simples. --------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------PROGRAMME DETAILLE Chapitre I : Le champ électromagnétique : liens entre électrodynamiques classique et quantique Chapitre II : Interaction rayonnement matière dans les espaces de Hilbert et de Liouville (exemple : amortissement d’un état discret couplé à un continuum). Chapitre III : Exemples d’interaction rayonnement-matière : équation pilote et émissions spontanée et stimulée ; équation de Bloch et précession de spins ; matrice densité et polarisation optique et magnéto-optique. Chapitre IV : Méthode de l’atome habillé (exemple de la super-fluorescence) --------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------APPLICATIONS (TD ou TP) --------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------COMPÉTENCES ACQUISES À l’issue de cet enseignement, l’étudiant aura une connaissance approfondie des outils utiles à la description des processus d’interaction entre le rayonnement optique et la matière. --------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------Dispositif d’évaluation des enseignements et modalités d'examen : Contrôle écrit UE : Optique et lasers ECTS : 1 Semestre S3 METROLOGIE OPTIQUE COURS 12 TD Projet TP Total d’heures eq TD 18 Module au choix : non Enseignant : Vukicevic Dalibor, Professeur, section 63, Laboratoire des systèmes photoniques, tél 039024 4510, fax 0390244545, [email protected] Pré-requis : Optique physique, géométrique et ondulatoire, Notions de base de physique atomique, et d' analyse de Fourier, quantification et échantillonnage du signal. OBJECTIFS DE L’ENSEIGNEMENT Fournir aux étudiants des compétences approfondies sur les méthodes expérimentales des mesures en utilisant la lumière. ----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------PROGRAMME DETAILLE Introduction à la métrologie. Sensibilité, fidélité, précision et résolution des mesures. La lumière; l'amplitude, la fréquence, la polarisation et la phase. La vitesse de la lumière. Lumière et matière; interaction. La détection quadratique. Les relations d'incertitude de Heisenberg. Les sources thermiques et lasers. Génération et compression des impulsions lumineuses. Systèmes de mesure optiques. Fonction de la réponse. Utilisation efficace de la réponse instrumentale de système. Utilisation intelligente des références et des standards. Étendue optique; le pouvoir optique et l'information optique. Les critères de résolution optiques. Observations et mesures spatio-temporelles avec la lumière. Résolution, profondeur de champ, grossissement (utile/vide). Microscopie interférométrique. Mesure du diamètre d'une étoile et de l'épaisseur d'une couche mince. Méthode des excédents fractionnaires. Microscopie en champs proche. Spectrométrie, photométrie, polarimétrie, et l'interférométrie. Spectrométrie de Fourier. La lumière structurée, l'interférométrie et le moiré. Saisie de forme par projection et par balayage laser. Introduction à la rugosimétrie et à la vélocimétrie laser. Télémétrie optique. Corrélation optique. Interférométrie par corrélation d'intensité. Microscopie a force atomique. Analyse de front d'onde, dispositif de Shack-Hartmann. ----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------APPLICATIONS (TD ou TP) ----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------COMPETENCES ACQUISES Compréhension des principales techniques de la métrologie optique et de la physique associée. Méthodologie expérimentale, prise de mesures, anticipation et prise en compte des problèmes multiparamétriques. ----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------Dispositif d’évaluation des enseignements et modalités d'examen : examen écrit 2h TITRE DU MODULE Microphotonique UE : Optique et lasers ECTS : 2 COURS 20 TD TP Semestre S3 Projet Total d’heures eq TD 30 Module au choix : non Enseignant : Patrick MEYRUEIS ème PR , 63 section CNU, Directeur Laboratoire des Systèmes Photoniques Tél : 03 90 24 46 15 fax : 03 90 24 46 19 [email protected] Pré-requis : Optique de base géométrique ondulatoire quantique, CAO optique connaissance de base, mathématique pour l'ingénieur, connaissance générale en physique OBJECTIFS DE L’ENSEIGNEMENT Les matériaux interagissant avec un champ électromagnétique créent des phénomènes qui tiennent à leur physico chimie, mais aussi à leur micro structuration. Selon que cette structuration est périodique ou non, de taille supérieure ou inférieure à la longueur d'onde incidente, en une, deux ou trois dimensions les effets seront différents et pourront donner lieu à un spectre d'applications diversifiées. Ce cours présente les processus de base de l'élaboration mathématique puis de la réalisation matérielle, à partir d'outils, de micro structurations de la matière exploitables en photonique, tel la microlithographie, et aussi les principales méthodes d'analyse de microstructures : différentes techniques de microscopie, caractérisation diffractive, etc. En conséquence, sont ensuite introduites les principales applications dans des données diverses : défense, transport, productique, télécom, biomédical, etc. Parmi ces applications, une place prépondérante sera donnée à l'opto informatique ou interviennent des micro composants diffractifs statiques ou dynamiques. Les dispositifs basés sur l'optique de Fourier et les interfaces optoélectronique permettant leur mise en œuvre. L'objectif de l'enseignement est de permettre d'une part, de prendre connaissance de la nature physique des phénomènes par leur modélisation et d'autres part, apprendre à les maîtriser au moyen de différentes technologies, enfin de considérer les principales applications du domaine industriel ainsi que les différentes voies dans lesquelles des recherches sont engagées tant du point de vue fondamental que du point de vue appliqué. ----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------PROGRAMME DETAILLE 1. Rappels : diffraction et diffusion de la lumière et optique générale 2. Principe et technologies des MEOMS (micro electro opto mechanical system), exemples d'applications 3. Introduction à la microlithographie numérique et interférentielle pour la photonique : micro optique, optique diffractive, etc. 4. Conception, simulation et optimisation de composants optiques diffractifs numériques 5. Méthode de fabrication et de duplication de composants diffractifs numériques, analyse des tolérances, optimisation 6. Exemples d'applications et d'intégration de composants diffractifs à des micro systèmes 7. Optique intégrée : outil de conception, modélisation, technique de fabrication et d'optimisation, exemple d'applications 8. Exploitation de phénomènes diffractifs en opto informatique, physique de l'optique de Fourier, interfaces intégration, ingénierie et applications 9. Interconnection photonique, architecture : data com, intra puce entre puce inter dispositif dans les microsystemes, fonctionnalités passive ou dynamique ----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------APPLICATIONS (TD ou TP) Voir volumes horaires ci-dessus. ----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------COMPETENCES ACQUISES A l'issu de cet enseignement, l'étudiant aura quelques connaissances générales sur les microtechnologies photoniques. Il sera à même de déterminer les outils les plus appropriés et jusqu'à un certain niveau à les mettre en œuvre pour élaborer des micro composants, des micro systèmes destinés à mesurer, transformer, ou transmettre un signal avec de la lumière pour créer, produire, ou communiquer. Il est bien évident que la complexité de certaines opérations de fabrication nécessitera pour être opérationnel en tant que chef de projet un apprentissage ultérieur, à l'occasion d'une thèse par exemple. Mais l'étudiant qui s'est effectivement investi dans la participation au cours, au TD ou TP et projets aura la possibilité de s'intégrer efficacement dans des projets incluant des micro et nano technologies au sein d'équipes souvent avec des approches pluridisciplinaires. ----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------Dispositif d’évaluation des enseignements et modalités d'examen : L'évaluation sera le fait d'une note de contrôle continu et d'une note d'examen en fin de module, et d'évaluation de projet. UE : Optique et lasers TITRE DU MODULE OPTIQUE GUIDEE POUR LES CAPTEURS ET TELECOMMUNICATIONS Semestre S3 Total d’heures Projet eq TD TP TD COURS 22,5h 15h Module au choix : non Enseignant : Pfeiffer Pierre ème MC , 63 , Laboratoire des systèmes photoniques Tél : 03 890 24 46 30 fax : 03 90 24 46 19 [email protected] Pré-requis : solutions de l’équation de Maxwell, polarisation, notions d’optoélectronique ECTS : 2 OBJECTIFS DE L’ENSEIGNEMENT Apprendre et comprendre comment les paramètres physiques qui modifient la propagation dans une fibre optique: guide à guidage par l’indice et fibres à cristaux photoniques. Application aux capteurs. Comprendre l’amplification optique dans des fibres dopées aux terres rares et l’amplification Raman, comprendre la dispersion d’impulsions lumineuses ainsi que les effets non linéaires dans les fibres optiques monomodes, solutions de l’ équation non linéaire de Schrödinger. ----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------PROGRAMME DETAILLE 1. Couplage de modes, filtrage modal 2. Biréfringence, sphère de Poincaré 3. Capteurs à modulation d’amplitude, de phase, de polarisation, capteurs à effet Sagnac 4. Capteurs et réseaux de capteurs à effet Bragg 5. Amplification dans les fibres optiques : amplification à fibre dopée, amplification Raman 6. Dispersion de la vitesse de groupe : solutions à l’équation de Schrödinger non linéaire 7. Effets non linéaires : automodulation de phase, intermodulation de phase, mélange à 4 ondes 8. Propagation solitons 9. Optique intégrée : guide d’onde plan symétrique, antisymétrique, à largeur limité 10. Théorie de couplage de modes. Méthode du faisceau propagé 11. Quelques exemples : modulateur Mach Zehnder, phasar, microrésonateurs 12. Les fibres à cristaux photoniques -----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------APPLICATIONS (TD ou TP) Voir volumes horaires ci-dessus. -----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------COMPETENCES ACQUISES L’étudiant sera en mesure de comprendre et de calculer l’interaction physique entre une grandeur externe et le guide d’onde ou le matériau. L’étudiant possédera les bases pour modéliser les phénomènes de dispersion, d’optique non linéaire dans les fibre et sera en mesure de modéliser la propagation dans un guide optique. Il saura également appréhender la propagation dans un guide d’onde à cristaux photoniques -----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------Dispositif d’évaluation des enseignements et modalités d'examen : examen écrit
