Dynamiques de Photoexcitation Dans Les Diélectriques Irradiés Par Des Impulsions Laser Ultrabréves

**Dynamiques de Photoexcitation dans les Diélectriques Irradiés par des Impulsions Laser Ultrabréves**:

- Réf **ABG-132962**
- Sujet de Thèse
- 18/07/2025
- Contrat doctoral
- Laboratoire Hubert Curien
- Lieu de travail- Saint-Etienne - Auvergne-Rhône-Alpes - France
- Intitulé du sujet- Dynamiques de Photoexcitation dans les Diélectriques Irradiés par des Impulsions Laser Ultrabréves
- Champs scientifiques- Physique
- Physique
- Sciences de l’ingénieur
- Mots clés- Simulation, Photonique, Théorie, Théorie Fonctionnel de la Densité, Ab initio

**Description du sujet**:
Ce projet de doctorat s’inscrit dans le cadre plus large du projet FLASH, qui vise à prédire et modéliser les transformations structurales des matériaux diélectriques soumis à des trains d’impulsions laser ultrarapides, d’une durée allant de quelques femtosecondes à plusieurs nanosecondes. Ce travail porte sur deux défis majeurs de la physique des interactions laser-matière en régime ultrarapide:
(1) comprendre les dynamiques d’absorption non linéaire gouvernées par les états photoexcitables, et
(2) modéliser la relaxation thermique inhomogène dans des milieux poreux et hétérogènes.

Pour relever ces défis, le doctorant contribuera au développement d’un modèle quantique d’absorption non linéaire de la lumière basé sur les équations de Maxwell-Bloch (MBE), combiné à des calculs ab initio des structures de bandes et des moments dipolaires de transition à l’aide de codes de DFT (Abinit, VASP, Octopus, SALMON).

Les matériaux étudiés sont des diélectriques fonctionnels, tels que la silice fondue (SiO₂), l’alumine (Al₂O₃) et la zircone (ZrO₂), pertinents pour les technologies photoniques 3D émergentes. Le projet apportera à la fois des connaissances théoriques et des outils numériques pour prédire l’évolution optique et structurale des diélectriques photoexcitables, et permettra de valider ces modèles par comparaison avec des expériences résolues en temps réalisées sur les plateformes nationales LUMA.

Objectifs scientifiques:
Les travaux de recherche doctorale s’articuleront autour des objectifs principaux suivants:
Modéliser la dynamique de photoexcitation dans des matériaux diélectriques clés en utilisant une approche quantique (MBE) enrichie de données à haute résolution sur les structures de bandes et les moments dipolaires.

Développer une base de données des propriétés optiques (indice de réfraction, susceptibilités non linéaires, etc.) pour les matériaux sélectionnés, à l’état fondamental et à l’état excité.

Valider les prédictions théoriques par comparaison avec des expériences de spectroscopie et d’imagerie résolues en temps, menées au sein de l’infrastructure Ultrafast LUMA.

Étudier le couplage entre excitation électronique et effets structuraux, incluant la renormalisation du gap électronique et les transitions polymorphiques transitoires dans des diélectriques poreux irradiés.

**Prise de fonction**:

- 01/11/2025

**Nature du financement**:

- Contrat doctoral

**Précisions sur le financement**:

- ANR

**Présentation établissement et labo d'accueil**:

- Laboratoire Hubert Curien

Le laboratoire Hubert Curien est une unité mixte de recherche (UMR 5516) de l’Université Jean Monnet à Saint-Étienne, du Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS) et de l’Institut d’Optique Graduate School. Il regroupe environ 240 membres, ce qui en fait la principale structure de recherche de Saint-Étienne.

Les activités de recherche sont organisées en deux départements scientifiques:
Optique, photonique et surfaces

Informatique, sécurité, image

Ces activités sont structurées en six équipes principales:
Micro/Nano structuration

Matériaux pour l’optique et la photonique en environnements radiatifs extrêmes

Interaction laser-matière

Science de l’image et vision par ordinateur

Intelligence des données

Systèmes embarqués sécurisés et architectures matérielles

**Site web**:
**Intitulé du doctorat**:

- Doctorat en Optique, Photonique, Laser

**Pays d'obtention du doctorat**:

- France

**Etablissement délivrant le doctorat**:

- Université de Saint-Etienne

**Ecole doctorale**:

- Sciences, ingénierie, santé

Solide maîtrise de la mécanique quantique, de la physique de l’état solide et des propriétés optiques des matériaux

Expérience en modélisation numérique (Python, Julia, C++) et avec des codes de DFT (VASP, Abinit, Octopus) appréciée

Une familiarité avec l’optique ultrarapide ou les interactions laser-matière constitue un atout

Motivation à évoluer dans un environnement collaboratif, multidisciplinaire, mêlant théorie et expérimentation- 15/09/2025