Système d’imagerie interférométrique 3D avec module de réception en optique intégrée // 3D interferometric imaging system with reception module in integrated optics

La capture d’images de distance, ou 3D sensing, est une fonction clé dans de nombreux domaines applicatifs émergents tels que la réalité augmentée, la robotique et la télé-médecine. Le laboratoire a développé un prototype innovant de 3D sensing en micro-optique, utilisant une technologie Lidar à modulation de fréquence avec une illumination simultanée de toute la scène. La prochaine étape consiste à miniaturiser ce dispositif en optique intégrée. Une première thèse est actuellement en cours au laboratoire, se concentrant sur l’intégration du module d’illumination.
La thèse proposée portera sur la définition d’une architecture optique intégrée pour le module de réception. L’objectif principal est de réaliser la recombinaison des faisceaux en optique intégrée, en utilisant des guides d’onde et des réseaux de couplage, pour effectuer le mélange hétérodyne de la lumière rétro-diffusée par la scène avec l’oscillateur local. Le travail consistera à concevoir ces composants d’optique intégrée en lien avec le système optique à lentilles, à simuler la propagation des faisceaux et les interférences sous Lumerical et Zemax, à participer à la réalisation en salle blanche, à effectuer la caractérisation optique des composants, et à valider expérimentalement la preuve de concept de l’imagerie de distance avec le prototype miniaturisé.
En fonction de l’avancée des travaux, la thèse pourra inclure le développement d’un module combinant les fonctions d’illumination et de réception avec un unique composant. Le travail sera valorisé par des dépôts de brevet, des publications dans des revues à comité de lecture, et des présentations en conférences internationales.

------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

3D sensing by capturing depth images, is a key function in numerous emerging applications such as augmented reality, robotics and telemedicine. The laboratory has developed an innovative 3D sensing micro-optical prototype, using a frequency modulated Lidar technology with simultaneous illumination of the whole scene. The next step is the miniaturization of the setup with integrated optics. A first PhD is ongoing in the laboratory, focusing on the integration of the illumination module.
The proposed PhD will target the definition of an integrated optics architecture for the reception module. The main objective is to realize the beam recombination with integrated optics, using waveguides and grating couplers, to enable the heterodyne mixing of light back-scattered by the scene with the local oscillator. The candidate will design these integrated optical components in connection with the refractive optical system, simulate the propagation of the beams and interference using Lumericaland Zemaxsoftwares, contribute to device realization in clean room, perform the optical characterization of the components, and experimentally validate the proof of concept of depth imaging with the miniaturized prototype.
Depending on the progress of the developments, the PhD will include the development of a module combining the illumination and reception functions in a single component. Several patents, publications and presentations in international conferences are expected in the framework of this PhD.
------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

Pôle fr : Direction de la Recherche Technologique
Pôle en : Technological Research
Département : Département d’Optronique (LETI)
Service : Service d’Innovation et Systèmes Photoniques
Laboratoire : Laboratoire Architecture Systèmes Photoniques
Date de début souhaitée : 01-10-2025
Ecole doctorale : Electronique, Electrotechnique, Automatique, Traitement du Signal (EEATS)
Directeur de thèse : LACOT Eric
Organisme : Laboratoire Interdisciplinaire de Physique (UMR 5588)
Laboratoire : UMR 5588

Financement public/privé

Pôle fr : Direction de la Recherche Technologique
Pôle en : Technological Research
Département : Département d’Optronique (LETI)
Service : Service d’Innovation et Systèmes Photoniques

Ecole d'ingénieur ou Master 2 avec spécialisation en optique ou photonique