Stage Bac + 5 : Conception d'un système optique pour la photo-polymérisation d'une fibre multimodale

ALPhANOV, Centre Technologique Optique et Laser, basé à Bordeaux et Limoges, compte plus de 100 personnes et intervient dans l’accompagnement de l’innovation en photonique tout au long de la chaîne de valeur.

ALPhANOV réalise des développements techniques de haut niveau pour générer des solutions, produits ou systèmes innovants à destination de marchés variés (aéronautique, spatial, médical, luxe, défense…).
ALPhANOV est reconnu pour sa capacité à générer les innovations clés à l’origine de plusieurs créations d’entreprises et accompagne régulièrement le développement d’une vingtaine de sociétés de haute technologie.

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Created in 2007, ALPhANOV is a technology centre member of the excellence cluster ‘Route des lasers et des hyper frequences’ and has today more than 95 employees. ALPhANOV targets the development of cutting-edge and innovative solutions, products, and techniques in the field of optics and laser technology for a variety of different markets, such as aeronautics, aerospace, medicine, luxury and military. Located in the Institute of Optics of Aquitaine, ALPhANOV is a key player in the field of optics and lasers in the Nouvelle Aquitaine region.
ALPhANOV is well reputed for its capacity to identify key-innovation technologies promoting, all along his history, the creation of new companies and spin-off (20 since the creation).

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Sujet du stage : Conception d'un système optique pour la photo-polymérisation d'une fibre multimodale

Dans le cadre du stage, l’objectif est de fonctionnaliser une fibre optique par photo-polymérisation. Pour cela il sera nécessaire de maitriser le champ de sortie d’une fibre multimodale à l’aide d’un SLM. Il s’agira de mesurer la matrice de transmission d’une fibre multimodale et par la suite de façonner le faisceau de sortie pour photo-polymériser une résine transparente en extrémité de cette fibre optique. Cette structuration 3D aura un double objectif :

• S’approprier la technique de mesure de matrice de transmission par « machine learning »,

• Maitriser le processus de photo-polymérisation en extrémité de fibre optique.

Le stage se déroulera à Limoges au sein du laboratoire XLIM, une suite en thèse CIFRE est envisageable.

Description de l’environnement :

Ces dernières années ont connu un regain d’intérêt pour les fibres multimodales et leur utilisation dans les domaines des télécommunications (multiplexage spatial), des capteurs, des sources lasers à fibre de puissance, de l’endoscopie, comme canaux de transmission d’information quantique, ou pour faire du façonnage de faisceaux lasers dynamiquement (traitement de surface, usinage, …). Il s’agit d’exploiter les nombreux « degrés de liberté » offerts par ce type de fibre à travers les multiples modes guidés.

Pour cela, il est nécessaire de connaitre la matrice de transmission (MT) de la fibre multimodale utilisée.

La mesure de la MT d’une fibre multimodale nécessite habituellement une onde de référence pour retrouver le champ complexe en sortie de fibre par interférométrie.

La mise en œuvre de ce procédé étant délicat, de nombreuses études propose de retrouver cette matrice de transmission, sans onde de référence, à partir de simples mesures intensimétriques de speckles. En réalité, ces méthodes ne peuvent prédire que le profil intensimétrique du faisceau de sortie.

Nous travaillons donc sur une nouvelle approche sans onde de référence utilisant les outils de « machine learning » capable de prédire aussi bien l’amplitude que la phase du champ de sortie de la fibre multimodale.

Quelles que soient les méthodes employées pour déterminer cette matrice de transmission, il est nécessaire de maitriser le champ complexe laser en entrée de fibre multimodale. Généralement, c’est un modulateur spatial de lumière (SLM en anglais) qui assure cette fonction (matrice de cristaux liquides, miroir déformable).

Internship : Design of an optical system for the 3D photo-polymerization of a fiber end

Multimode fibers are used for several applications: telecommunication, sensors, high power laser sources, endoscopy, laser-matter interactions.

The framework of the internship is the management of the many 'degrees of freedom' offered by multimode fibers (MMF). In particular, the knowledge of their transmission matrix (TM) provides which input complex field is required to produce a targeted field at the output. We are currently working on a new approach using machine learning tools to predict both amplitude and phase of the multimode fiber output field. The dataset needed to train the TM is made of many input complex field shaped by a spatial light modulator and the related intensities at fiber output. During the internship, the student will take part of the ongoing development and will experiment the control of light through MMF for 3D printing on fiber end by photo-polymerization.

Internship description

The final goal of the internship is to functionalize the end of an optical fiber by photo polymerization. This will require measuring the transmission matrix of the multimode fiber with the machine learning method developed at XLIM and computing the excitation conditions corresponding to a targeted 3D pattern. Once the TM is trained, it will be used to experiment and master photo-polymerization of a transparent resin at the end of the optical fiber under controlled excitation. Typical optical functions will be investigated such as diffraction by a grating.

The calendar of the internship will be the following one:

• Bibliography concerning methods to measure TM of MMF

• Design and implementation of optical set-up for measuring TM

• Developing and performing photo polymerization process at the output of a MMF under controlled excitation

• Fiber end functionalization tests and analysis

The internship will take place at the XLIM laboratory in Limoges (France) and may be followed by a CIFRE thesis.

The PHOCAL team at XLIM focuses a part of its research activities on the synthesis and control of coherent radiation in complex structures such as multimode or multicore fibers. For several years, the team has been working with other groups in XLIM (MATHIS and ASALI) specialized in optimization and AI to design advanced agile control systems dedicated to multimode fibers or laser arrays.

En formation Bac+5 universitaire ou issu d’une école d’ingénieur spécialisé en optique/photonique.

Vous aimez l’instrumentation optique et la photonique en vue de procéder à la mise au point de bancs optiques.

• Connaissances en optique (alignements, laser, fibres optiques…)

• Capacité à réaliser des montages expérimentaux,

• Traitement du signal

• Connaissances en langage informatique scientifique tels que Matlab et/ou Python

• Autonomie et curiosité

• Bon relationnel et aptitude à la communication

Vous pouvez ne pas avoir l’ensemble des compétences mais un bon recouvrement avec les items listés ci-dessus sera apprécié.

Historiquement très masculins, les métiers techniques et scientifiques doivent évoluer vers plus de mixité. ALPhANOV s’engage pour accompagner cette évolution et participe à la promotion de la mixité dans notre filière. Nous encourageons les femmes à s’engager dans ces métiers d'avenir… et à postuler chez ALPhANOV !

Profile

5 years' higher education from a Master degree or an engineering school in optics/photonics.

• Knowledge of optics (alignments, lasers, optical fibers, etc.).

• Ability to carry out experimental set-ups.

• Signal processing.

• Knowledge of scientific computing languages: Matlab, Python.

• Autonomy and curiosity.

• Good interpersonal and communication skills. 

The candidate may not have all the skills listed above, but a good overlap with the items will be appreciated.