Offres de Thèses, Stages et Post-docs

nombre d'offres : 100

Développement d’un outil de modélisation 3D pour simuler des guides optiques intégrés avec des profils continus complexes

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Date de début : 1 septembre 2020

Offre n° IMEPLaHC-11032020-PHOTO

PHD subject, duration 36 months

Development of a 3D modeling tool to modelize integrated optical structure with complex profile

Contact:
Alain MORAND alain.morand@univ-grenoble-alpes.fr

Photonic devices can be developed in different substrates (Silicon, Nitride, Glass …). To design integrated optic functions, numerical modelling tools are necessary as FDTD, FMM, BPM …
These tools are already distributed commercially by different companies. All of these methods suffer from the staircase approximation. The space domain is in fact discretized in small sections (square most of the time) which don’t follow exactly the boundary of a waveguide. An artificial roughness appears at the interface inducing reflection or scattering. The objective of this PHD is to develop a 3D tool to minimize this effect in order to reach the ideal structure. Complex profile or real roughness waveguide could after be simulated with a good accuracy using this kind of tool.

For few years ago, Fourier Modal Method has been developed in the world and in our lab [1 and 2]. And recently, we added a Fast Fourier Factorization module to eliminate the staircase problem [3, 4]. This module has been implemented firstly in a Differential Method tool used to modelize the scattering of grating structure from a plane wave excitation. We have implemented this module in the FMM to simulate 2D optical waveguide. This efficiency has been recently proved [5].

Now, we would like to add this combination in a 3D version. This tool could then be an excellent solution for all company developing integrated optic structure. A first goal, it is to be able to add a real roughness of the waveguide and to estimate its impact on the reflection, attenuation losses or shift wavelength resonance for resonator cavity. A second goal is to have the possibility to design plasmonic structure with different shape as triangular, cylinder which can be complicated to simulate with classical methods. Plasmonic excitation of the metal plane with a specifically roughness could also be analyzed. The domain of study is not limited when the tool is developed and can be very large.

The requested skills or knowledge of the student:

  • Guided wave theory, electromagnetism (In optic or in radiofrequency domain)
  •  Computer science
  • Python code and eventually C code[1] J. P. Hugonin and P. Lalanne, “Perfectly matched layers as nonlinear coordinate transforms: a generalized formulalization”, J. Opt. Soc. Am. A, 22, 1844-1849 (2005)
    [2] D. Bucci, B. Martin and A. Morand, “Application of the three-dimensional aperiodic Fourier modal method using arc elements in curvilinear coordinates”, JOSA A, Vol. 29 (3), pp. 367-373, 2012.
    [3] E. Popov and M. Nevière, “Grating theory: new equations in Fourier space leading to fast converging results fo TM polarization”, J. Opt. Soc. Am. A, 17, 1773-1784 (2000)
    [4] H. Mohamad, S. Essaidi, S. Blaize, D. Macias, P. Benech and A. Morand, “Fast Fourier Factorization for differential method and RCWA: a powerful tool for the modeling of non-lamellar metallic diffraction gratings”, Optical and Quantum Electronics, 52:127, (2020)
    [5] H. Mohamad, S. Blaize, P. Benech and A. Morand, « An aperiodic differential method associated to the FFF: a numerical tool for integrated optic waveguide modelization », OWTNM in Berlin, (2020)

    PHD funding: it will depend on the level of the student in order to be funded by French ministry
  • Mots clés : Sciences pour l'ingénieur, Electronique et microélectronique - Optoélectronique, FMNT, IMEP-LaHc
  • Laboratoire : FMNT / IMEP-LaHc
  • Code CEA : IMEPLaHC-11032020-PHOTO
  • Contact : alain.morand@univ-grenoble-alpes.fr

Instrumentation automatique de circuits pour le projet de systèmes fiables

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Date de début : 1 septembre 2020

Offre n° SL-DRT-20-0901

Les circuits tolérants aux fautes sont actuellement nécessaires dans plusieurs secteurs d’application majeurs et vont être obligatoires dans de futurs domaines comme les véhicules autonomes. Des outils de CAO sont nécessaires pour automatiser l’insertion de mécanismes tolérants aux fautes et valider les propriétés de fiabilité du circuit. L’injection de fautes est apparue comme une solution largement acceptée pour le plan de qualification de projet, mais avec divers défis. En particulier, l’analyse de propagation des fautes n’est pas assez précise ou implique trop de overhead en termes de temps de calcul.

L’objectif de la thèse est l’implémentation d’un outil de CAO pour l’instrumentation automatique de circuits intégrés pour une analyse efficace de la propagation des fautes après injection. L’instrumentation modifie le circuit par insertion de pièces matérielles pour fournir control extérieur et observation des effets des fautes. En plus de l’analyse de propagation des fautes, l’instrumentation du circuit permet d’effectuer la détection des fautes et la correction des erreurs pendant le fonctionnement du système. Le candidat doit avoir une expérience dans la conception de systèmes embarqués et une connaissance dans le domaine de la fiabilité des circuits.

  • Mots clés : Défis technologiques, Matériaux et procédés émergents pour les nanotechnologies et la microélectronique, Nouveaux paradigmes de calculs, circuits et technologies, dont le quantique, DACLE, Leti
  • Laboratoire : DACLE / Leti
  • Code CEA : SL-DRT-20-0901
  • Contact : chiara.sandionigi@cea.fr

Modulation des niveaux de résistance dans une mémoire PCM pour des applications neuromorphiques

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Date de début : 1 mars 2020

Offre n° SL-DRT-20-0740

Depuis les dernières 50 années, les processeurs sont basés sur l’architecture de von Neumann et les progrès dans l’intégration à très grande échelle ont permis de réaliser cette architecture computationnelle sur un substrat technologique adéquat. Ce binôme n’est plus suffisant aujourd’hui, la miniaturisation des composantes électroniques n’est plus suffisante pour augmenter les performances et réduire la consommation de puissance des architectures classiques de von Neumann. De plus des nouvelles applications, dont l’intelligence artificielle en premier, demandent des changement de paradigme très radicaux. Les nouvelles architectures de calcul inspirées par la biologie ont été récemment proposées pour surmonter ces difficultés. La différence principale entre un circuit neuromorphique et une architecture classique est l’organisation de la mémoire : les réseaux des neurones biologiques sont caractérisés par une co-localisation de la mémoire (synapses) et des centres de calcul (neurones). Les mémoires de type PCM (mémoires à changement de phase sont des candidats pour l’émulation du comportement synaptique, mais démontrer leur capacité à moduler le niveau de résistance programmé est en défis qu’il faut surmonter.

Ce programme de thèse a pour but de démontrer la capacité d’une mémoire PCM à émuler une synapse. Un travaille initiale de caractérisation est demandé pour connaitre le comportement de la cellule PCM. Ce résultat ira alimenter un modèle multiniveaux de la cellule ce qui est la base pour la conception de circuit innovants. Dans une dernière phase on pourra proposer des circuits neuromorphiques à base de cellules PCM comme proof of concept.

  • Mots clés : Défis technologiques, Data intelligence dont Intelligence Artificielle, Nouveaux paradigmes de calculs, circuits et technologies, dont le quantique, DCOS, Leti
  • Laboratoire : DCOS / Leti
  • Code CEA : SL-DRT-20-0740
  • Contact : carlo.Cagli@cea.fr

Conception d’éléments de routage en optique guidée pour l’intégration d’un système de projection rétinienne

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Date de début : 1 octobre 2020

Offre n° SL-DRT-20-0837

Le CEA Tech Leti étudie depuis plusieurs années un concept innovant de projection rétinienne pour application dans le domaine des dispositifs optiques de Réalité Augmentée. Ce concept repose sur le développement de plusieurs technologies en pointe dans le domaine de l’optoélectronique : l’intégration des systèmes photoniques en optique guidée dans le visible et l’impression d’hologrammes digitaux. Le sujet de thèse que nous proposons vient en continuations de nos travaux sur la première technologie. En recouvrement d’une fin de thèse visant à développer les briques de base de la conception de réseaux de guides d’ondes, le nouveau sujet cherche à développer les éléments de liaison entre ces réseaux de guides et des sources externes (barrette de LED, de VCSEL, de sources laser). Le candidat devra développer des design de guides multiniveaux permettant de gérer les échanges d’information entre des sources et des guides de distribution spatiales très différentes. Il aura aussi à charge le suivi de la fabrication de ces guides en salle blanche, leur caractérisation et leur mise en œuvre pratique tout en conduisant une étude de l’état de l’art constante sur ce sujet. La thèse devra s’achever par la conception et la réalisation d’un démonstrateur validant l’interaction des sources avec un hologramme digital.

  • Mots clés : Défis technologiques, Sciences pour l'ingénieur, Optique - Optique laser - Optique appliquée, Photonique, imageurs et écrans, DOPT, Leti
  • Laboratoire : DOPT / Leti
  • Code CEA : SL-DRT-20-0837
  • Contact : christophe.martinez@cea.fr

Développement de la microspectroscopie Brillouin pour le suivi de microcultures cellulaires 3D

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Date de début : 1 octobre 2019

Offre n° SL-DRT-20-0835

Les cultures cellulaires 3D sont des modèles in-vitro de plus en plus utilisés tant en recherche fondamentale, que dans de nouvelles applications cliniques et thérapeutiques. Il est vraisemblable que les propriétés biomécaniques des structures cellulaires obtenues résument un grand nombre de paramètres d’intérêt comme leur viabilité, fonctionnalité, et leur réponse à un traitement. La microspectroscopie Brillouin (Brillouin Light Scattering Microscopy, µBLS) est une technique optique émergeante en imagerie du vivant pour mesurer les propriétés viscoélastiques à l’échelle micrométrique. Elle repose sur l’analyse de la diffusion Brillouin de la lumière par les phonons se propageant dans le spécimen. Le but de cette thèse est de réaliser un développement instrumental innovant pour le suivi de microcultures cellulaires 3D par µBLS et d’aller vers la preuve de concept que les mesures des propriétés mécaniques par µBLS peuvent être exploitées pour remonter aux paramètres physiologiques. Le doctorant effectuera ses développements sur une instrumentation µBLS de pointe du Laboratoire des Systèmes d’Imagerie pour le Vivant (LSIV) du CEA Leti, à Grenoble, et réalisera les essais expérimentaux de son dispositif sur plusieurs types de cultures 3D. Cette thèse s’adresse à étudiant en optique, biophysique, physique expérimentale, ou électronique avec un fort attrait pour les applications biomédicales.

  • Mots clés : Défis technologiques, Systèmes cyberphysiques - capteurs et actionneurs, Technologies pour la santé et l’environnement, dispositifs médicaux, DTBS, Leti
  • Laboratoire : DTBS / Leti
  • Code CEA : SL-DRT-20-0835
  • Contact : jean-charles.baritaux@cea.fr
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