Responsables :
Serena Bastiani-Ceccotti serena.bastiani@polytechnique.edu T. 01 69 33 54 04
Laboratoire d’Utilisation des Lasers Intenses (LULI)
Marie-Claire Schanne-Klein marie-claire.schanne-klein@polytechnique.edu T. 01 69 33 50 60
Laboratoire d'Optique et Biosciences (LOB)
L'option PHY594 regroupe les thèmes de recherche qui concernent l'interaction entre la matière sous toutes ses formes (condensée ou diluée, neutre ou chargée) et le champ électromagnétique, qu'il soit statique ou de rayonnement, depuis le domaine hertzien jusqu'aux rayons X. Ce domaine est fortement marqué par les lasers, qui ont révolutionné l'optique, mais aussi par l'utilisation du rayonnement synchrotron qui a donné une nouvelle jeunesse aux accélérateurs d'électrons, ou encore par le formidable espoir suscité par la recherche sur la fusion thermonucléaire contrôlée.
Les stages proposés portent sur la plupart des applications des lasers, à l'exception de celles qui sont totalement entrées dans le monde de la production industrielle et où le laser n'est plus qu'un outil presse-bouton (elles sont sorties du domaine de la recherche). Il s’agit donc de sujets très variés, mais dont les connexions mutuelles sont nombreuses. Les trois centres thématiques mentionnés dans l'intitulé de l'option se recouvrent en fait largement. Par exemple les plasmas sont souvent créés par des lasers et inversement les plasmas peuvent être sources d'émission laser.
La recherche en matière de lasers reste un domaine particulièrement actif : télécommunications optiques, traitement optique de l'information, refroidissement d'atomes par laser, accélération de particules par laser, développement de nouveaux lasers (par exemple à électrons libres, à rayons X, à impulsions très brèves ou de très fortes intensités), initiation de la fusion thermonucléaire par confinement inertiel, étude de la turbulence ou du chaos, réduction du bruit de photons grâce aux états comprimés (il s'agit ici d'optique quantique au sens strict), nouvelles techniques d’imagerie d’objets biologiques... L'option recouvre aussi la recherche en matière de plasmas sans lasers : initiation de la fusion par confinement magnétique (tokamaks), vent solaire, magnétosphère... Il est clair que ce genre de recherche couvre toute la gamme, de la physique très appliquée à la physique fondamentale.
Dans l'ensemble cette activité est un domaine bien représenté en France. De nombreuses possibilités de stages existent en région parisienne, en province ou à l'étranger.
THEMES
- Lasers (lasers à solides, lasers à rayons X, impulsions ultra-brèves)
- Optique non-linéaire (bistabilité optique, propagation de solitons, ...)
- Emetteurs, détecteurs, modulateurs, métrologie optique
- Télécoms optiques (fibres optiques, dispositifs opto-électroniques..), et optique intégrée
- Matériaux non-linéaires (puits quantiques, matériaux organiques, ...)
- Holographie (dynamique, conoscopique, ...)
- Traitement optique de l'information (calcul optique, reconnaissance de formes)
- Interface optique-biologie (pinces optiques, imagerie fonctionnelle de cellules et de tissus…)
- Spectroscopie non-linéaire (diagnostic à distance, lidar, spectroscopie 2D, ...)
- Physique atomique et moléculaire (refroidissement par laser, études de collisions réactives ou non, agrégats,…)
- Optique quantique et information quantique (états comprimés, ...)
- Plasmas créés par laser
- Accélération de particules par laser
- Fusion thermonucléaire par confinement inertiel ou magnétique
- Interaction laser-matière
- Nouvelles sources de lumière, de particules
Langue du cours : Français et anglais
Superivisors:
Serena Bastiani-Ceccotti serena.bastiani@polytechnique.edu T. 01 69 33 54 04
Laboratoire d’Utilisation des Lasers Intenses (LULI)
Marie-Claire Schanne-Klein marie-claire.schanne-klein@polytechnique.edu T. 01 69 33 50 60
Laboratoire d'Optique et Biosciences (LOB)
The PHY594 option gathers together research topics about interaction between matter in all its forms (condensed or diluted, neutral or charged) and electromagnetic field, both static and radiation, from the Hertzian field to X ray. This field is highly impacted by lasers - that has revolutionized optics - and by the use of synchrotron radiation which provided a new youth to electron accelerators, or by the gerat hope generated by the research on controlled thermonuclear fusion.
The interships suggested cover mostly laser applications, except those that have been fully integrated into the world of industrial production and where laser is just a button press tool (they are outside the research area). These are therefore very varied subjects, but they have many mutual connections. In fact, the three theme centers mentioned in the option's title cover each other. For example, plasmas are often created by lasers and plasmas can be the source of laser emission.
Laser research remains an active field: optical telecommunications, optical information processing, laser cooling, laser particle acceleration, development of new laser (e.g. free-electron, X ray, ultrashort or high intensity pulse), initiation to thermonuclear inertial confinement fusion, study of turbulence or chaos, shot noise reduction thanks to compressed states (this is quantum optics in the strict sense), new techniques for biological object imaging... The option also cover research of plasmas without laser: initiation to magnetic confinement fusion (tokamaks), solar wind, magnetosphere... It is clear that this kind of research cover the full range, from applied to fundamental physics.
This activity is generally a field well represented in France. There are many internship opportunities in the Paris region, province and abroad.
PHY594 includes research internships completed by students following the first-year master classes (M1) “Joliot Curie”. This internship is carried out in an academic or industrial research laboratory. The topics covered are very varied, covering the whole field of optics and lasers and plasmas.
TOPICS
- Lasers (solid-state lasers, X-ray lasers, ultra-short pulses)
- Non-linear optics (optical bistability, soliton propagation,...)
- Transmitters, detectors, modulators, optical metrology
- Optical telecommunications (optical fibres, opto-electronic devices, etc.), and integrated optics
- Non-linear materials (quantum wells, organic materials,...)
- Holography (dynamic, conoscopic,...)
- Optical information processing (optical calculation, pattern recognition)
- Optical-biological interface (optical tweezers, functional imaging of cells and tissues...)
- Non-linear spectroscopy (remote diagnosis, lidar, 2D spectroscopy,...)
- Atomic and molecular physics (laser cooling, studies of collisions, reactive or not, aggregates,...)
- Quantum optics and quantum information (squeezed light,...)
- Laser plasmas
- Laser particle acceleration
- Thermonuclear fusion by inertial or magnetic confinement
- Laser-matter interaction
- New sources of light, particles
Course language: French and English
- Teaching coordinator: Bastiani-Ceccotti Séréna
- Teaching coordinator: Hache François