Optimisation de structures diffractives pour des applications en sécurité visuelle

                                                           SUJET DE THESE POUR CONTRAT DOCTORAL FINANCE (Agence Nationale de la Recherche)

Laboratoires :
Institut de Micro-électronique, Electromagnétisme et Photonique et Laboratoire d’Hyperfréquences et Caractérisation (IMEP-LaHC)

Directeur de thèse :
Alain Morand (IMEP-LaHC),  alain.morand@univ-grenoble-alpes.fr, Maitre de conférences HDR, (04 56 52 94 86 ou 04 76 82 53 73).

Co-encadrant(s) éventuel(s) :
Pierre Benech (IMEP-LaHC), benech@minatec.grenoble-inp.fr , Professeur HDR 63, (04 56 52 98 38).

Description du projet :
Suite à l’augmentation des risques dans les échanges de biens et de personnes tels que le terrorisme, les trafics ou la contrefaçon, il devient essentiel de disposer de systèmes d’authentifications sécurisés que ce soient sur des documents d’identités, des billets de banque ou de voyage… Ces dispositifs doivent être faciles à contrôler, c’est la raison pour laquelle les systèmes mettant en œuvre la perception visuelle sont particulièrement adaptés. Pour cela, d’importants efforts doivent se focaliser sur la réalisation de structures optiques complexes difficiles à copier et ayant une réponse visuelle sélective en couleur. Cette réponse peut être différente suivant si l’analyse se fait en transmission ou en réflexion, ou suivant la rotation du support.

Le projet ANR dans lequel se déroule cette thèse propose d’associer les compétences techniques d’une société spécialisée dans la réalisation de systèmes holographiques fabriqués à grande échelle et les compétences en modélisation du laboratoire IMEP-LaHC. Le but est d’optimiser des systèmes existants ou de développer de nouveaux concepts de structures pour répondre à la demande des nouveaux systèmes sécurisés attendus. En prenant en compte les possibilités technologiques industrielles, l’étudiant devra améliorer et développer des codes numériques existants dans le laboratoire permettant de modéliser des structures périodiques 2D dans un premier temps puis 3D. L’outil de référence sur lequel le travail va se dérouler est la RCWA (Rigourous Coupled Wave Analysis) qui permet de simuler la réponse en transmission et en réflexion d’une structure complexe périodique.

• Dans un premier temps, le travail consistera à se familiariser avec l’outil existant codé en Matlab ou en Python. Il devra utiliser ce code pour simuler des structures de référence de la société partenaire du projet, qui permettront de confronter les mesures expérimentales aux calculs de notre méthode mais aussi d’autres méthodes numériques utilisées par d’autres partenaires du projet.
• Dans un deuxième temps, l’étudiant devra améliorer le modèle pour augmenter les potentialités du code afin de modéliser des modes d’excitation plus complexes (excitation conique par exemple) ou des structures constituées de guides diélectriques et de films métalliques pour avoir des résonances plasmoniques. Des améliorations seront notamment requises pour la simulation de structures de formes non lamellaires en introduisant en particulier  des couches métalliques.Le laboratoire veut aussi chercher à associer la technologie du partenaire industriel de ce projet, avec la technologie d’optique intégrée sur verre propre au laboratoire. Le partenaire industriel a en effet à disposition différentes solutions rendant possible la réalisation de structures périodiques complexes totalement originales, sur des guides de surface en verre. En effet, elle ouvre la porte à la réalisation de structures périodiques avec des rapports de forme et des périodes difficilement atteignables avec les technologies actuelles du laboratoire. La validation de cette association pourrait être dans un premier temps la réalisation de filtres réjecteurs de longueur d’onde compacts en réalisant des miroirs de Bragg dans le visible. Il sera donc demandé à l’étudiant de réaliser les guides permettant cette association, de participer aux discussions pour finaliser les procédés de réalisation, puis ensuite de caractériser les composants réalisés afin de valider l’hybridation des deux technologies. Les outils de modélisation permettant de concevoir ces structures seront les mêmes que ceux utilisés précédemment. A la fin de cette étape, l’étudiant sera force de proposition pour concevoir des composants nouveaux fruits de cette association.Thèmes abordés
  – modélisation numérique avec la RCWA et/ou la méthode différentielle
  – programmation en Matlab et surtout en Python
  – travail en salle blanche pour la réalisation de guides en optique intégrée sur verre
  – caractérisation de guides optiques sur des bancs d’injection spécifiquesThèse avec un financement ANR sur 3 ans
  Début de la thèse au plus tard 09/2017

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