Thèse Mise en Forme de Faisceaux Thz Utilisant des Metasurfaces Reconfigurables H/F - Doctorat.Gouv.Fr

Établissement : Université de Limoges École doctorale : Sciences et Ingénierie Laboratoire de recherche : XLIM Direction de la thèse : Aurelian CRUNTEANU-STANESCU ORCID 0000000186485368 Début de la thèse : 2026-10-01 Date limite de candidature : 2026-06-08T23:59:59 L'objectif global du projet est de développer des dispositifs rayonnants reconfigurables dans le domaine THz (0.1- 1 THz). Ces composants seront utilisés pour démontrer des concepts fondamentaux de type Integrated Sensing and Communications (ISAC) en forte émergence et portés par les perspectives d'applications en télécommunications (6G et +), localisation (« Sensing »), radars embarqués et imagerie champs proche (focusing).
Notre approche est basée sur la conception de surfaces rayonnantes reconfigurables en quasi temps réel pour la formation faisceau en champs lointain ou la réalisation de lentilles multifonctions.
Nous visons des meta-dispositifs de grande surface (20x lambda) à reconfiguration rapide intégrant des cellules unitaires à base des matériaux à changement de phase (PCM) - dioxyde de vanadium (VO2) ou tellurure de germanium GeTe, sur un substrat transparent. Les fonctionnalités spécifiques du composant rayonnant (beam forming, focalisation multi-spots et 3D) seront ainsi déterminées par le codage de phase des cellules unitaires sur 1- ou n-bits.
Le challenge, à ces fréquences THz, est l'intégration d'éléments agiles dans les cellules unitaires, qui sont limités par la faible efficacité et la consommation d'énergie élevée des dispositifs semi-conducteurs conventionnels, ainsi que par la limitation d'intégration imposée par les dimensions inférieures à la longueur d'onde des éléments rayonnants. Les matériaux à changement de phase offrent ainsi une alternative prometteuse, avec une intégration monolithique, une commutation rapide (~5-10 ns) et réversible entre les états isolants et métalliques et surtout un comportement électrique non-volatile de chaque état.
Les fonctionnalités de ces dispositifs dans le domaine THz seront ainsi modifiées grâce à une reconfiguration locale du codage des cellules par un champ optique incident. Cette irradiation laser transformera de manière réversible les matériaux PCM, entre leur état isolant/ transparent et leur phase métallique/ opaque.
La mise en oeuvre de ce projet s'appuyer sur les compétences multidisciplinaires du laboratoire (équipes A&S, MINT, Photonique Fibre) pour le développement de ces concepts :
- conception et modélisation de surfaces rayonnantes large bande,
- caractérisation et intégration matériaux et réalisation technologique,
- instrumentation dans le domaine THz (scanners champs proche couplés à des analyseurs de réseau vectoriels ou des systèmes de génération optoélectronique -time-domain spectroscopy/ THz-TDS)
- démonstrateurs et traitement numérique associé.
L'intégration du système de caractérisation avec la reconfiguration optique quasi temps réel constituera également un challenge important dans le domaine de l'instrumentation THz. L'objectif global du projet est de développer des dispositifs rayonnants reconfigurables dans le domaine THz (0.1- 1 THz). Ces composants seront utilisés pour démontrer des concepts fondamentaux de type Integrated Sensing and Communications (ISAC) en forte émergence et portés par les perspectives d'applications en télécommunications (6G et +), localisation (« Sensing »), radars embarqués et imagerie champs proche (focusing).

La personne recrutée sera de préférence titulaire d'un Bac +5 (master M2 ou ingénieur) en physique avec une spécialisation en électromagnétisme, électronique haute fréquence et/ou photonique. Des connaissances sur les matériaux fonctionnels ainsi que des technologies de microfabrication, seraient appréciées. Un bon niveau d'anglais écrit et parlé est requis.