Description
Date depot: 11 avril 2023
Titre: Étude d’un oscillateur de grande pureté spectrale stabilisé par une ligne à retard en métamatériau à supra-conducteur.
Directeur de thèse:
Emmanuel GÉRON (LPEM (EDITE))
Encadrant :
Jérôme LUCAS (LPEM (EDITE))
Domaine scientifique: Sciences pour l'ingénieur
Thématique CNRS : Non defini
Resumé: Dans le domaine des radars, il est nécessaire de disposer d’oscillateurs de très grande pureté spectrale. En pratique, la largeur spectrale des signaux radar est principalement due aux instabilités de l’oscillateur source. Les oscillateurs micro-ondes sont des systèmes bouclés qui génèrent des signaux périodiques quasi sinusoïdaux. Ils sont en général constitués d’un amplificateur rebouclé. Une des techniques employée pour stabiliser la fréquence d'oscillation consiste à utiliser une ligne à retard en fibre-optique pour maîtriser la condition de phase. Il s’agit des oscillateurs optoélectroniques couplés (COEO) Ce type d’oscillateurs impose dans sa boucle de convertir un signal électrique en un signal optique, puis de le reconvertir de nouveau en un signal électrique.
Depuis les années 2000, les métamatériaux font l’objet d’études intensives, variées et nombreuses. Au sein du Laboratoire d’Étude et de Physique des Matériaux (LPEM), l’équipe instrumentation travaille plus spécifiquement sur les métamatériaux monodimensionnels dans le domaine de l’électronique hyperfréquence. On peut avec ces métamatériaux 1D fabriquer des lignes à retard, des filtres ou encore des coupleurs. L'intérêt est alors de remplacer la fibre optique par un dispositif hyperfréquence compact ne demandant pas de convertion du signal électrique en signal optique. Malheureusement, nous avons pu aussi démontrer que l’atténuation dans ce type de dispositif est directement lié à l’inverse de sa bande passante, multiplié par la résistance des inductances qui le constituent. Une approche permettant de casser cette barrière technologique consisterait à utiliser un matériau supra-conducteur à haute température critique (-196°C dans l’azote liquide) comme certains cuprates tel que l’YBaCuO pour réaliser la ligne à retard à base de métamatériaux.
L'étudiant sur ce projet de recherche doctoral aura la tache de réaliser un prototype fonctionnel d'une ligne en métamatériau 1D en technologie supraconductrice. Ceci implique une première étape de définition et de simulation avec la bibliographie associée, puis une étape importante de synthèse et de tests en enceinte cryogénique.
Pour des questions de réalisation, il sera peut-être nécessaire de synthétiser préalablement une ligne en matériaux supraconducteur plus facile à usiner que l'YbaCuO, mais plus contraignant sur la température de fonctionnement du dispositif.
L'étudiant devra présenter un gout pour l'étude et l'utilisation de dispositifs hyperfréquences, tant d'un point de vue théorique qu'expérimental. Un intérêt pour la fabrication de dispositifs microondes en salle blanche est également requis pour la phase de réalisation. Une autonomie importante ainsi qu'une implication forte sont recherchées.