Thèse Métrologie Raman Cohérente Très Haute Cadence pour l'Étude des Écoulements Réactifs Ultra-Brefs et Hors Équilibres H/F - Doctorat.Gouv.Fr

Établissement : Université Paris-Saclay GS Physique
École doctorale : Ondes et Matière
Laboratoire de recherche : ONERA/DPHY Physique, Instrumentation, Environnement, Espace
Direction de la thèse : Myriam RAYBAUT ORCID 0000000284284148
Début de la thèse : 2026-10-01
Date limite de candidature : 2026-04-30T23:59:59

La spectroscopie Raman anti-Stokes cohérente femtoseconde (CARS) permet d'étudier la distribution des niveaux ro-vibrationnels dans un milieu moléculaire et offre ainsi une méthode précise et non invasive de mesure de la température au sein de milieux réactifs tels que les combustions et les plasmas. Elle vise à approfondir notre compréhension des phénomènes turbulents ou transitoires se produisant dans les écoulements réactifs, comme les combustions par détonation rotative (qui représentent une avancée majeure potentielle pour la propulsion aéronautique et spatiale), ou encore des plasmas hors d'équilibre et de leurs applications dans les domaines de l'énergie et de l'environnement. L'ONERA développe un instrument à très haute cadence exploitant des laser à impulsions ultracourtes (femtoseconde). Cette thèse portera notamment sur l'optimisation de l'interaction lumière-matière, le développement d'algorithmes de traitement de données ultrarapides, la modélisation de milieux hors d'équilibre et la validation expérimentale des performances de l'instrument dans des conditions d'écoulement représentatives.

To support innovation in aerospace propulsion, or plasma assisted energy and environment applications accurate flow field measurements are essential. Experimental diagnostics are needed for probing complex reactive media such as unsteady combustion and non-equilibrium plasmas and validate numerical models. Among other techniques, laser diagnostics offer reliable, non-intrusive, and quantitative measurements with high spatial and temporal resolution. In particular, Coherent Anti-Stokes Raman Scattering (CARS) spectroscopy stands out as a standard for thermometry.

This PhD project focuses on the development of a next-generation, high-repetition-rate CARS (Coherent Anti-Stokes Raman Scattering) instrument dedicated to the analysis of unsteady and non-equilibrium reactive flows

The research is structured around two main objectives:
1)Implementation of a new high-speed measurement system and the development of a new generation of data-processing algorithms specifically designed for high-cadence operation.
2)Extension of femtosecond CARS to non-equilibrium environments, where ro-vibrational population distributions deviate from Boltzmann statistics and follow more complex, non-thermal behaviors.

Ecole d'ingénieur ou M2 avec formation en laser et impulsions courtes, interaction lumière matière, spectroscopie, programmation (python)