Thèse Etude de la Réponse de Détecteurs Infrarouge Refroidis aux Fines Échelles Spectrales H/F - Doctorat.Gouv.Fr

Établissement : Université Paris-Saclay GS Physique
École doctorale : Ondes et Matière
Laboratoire de recherche : ONERA/DOTA - Département Optique et Techniques Associées
Direction de la thèse : Jérôme PRIMOT ORCID 0000000153714347
Début de la thèse : 2026-10-01
Date limite de candidature : 2026-04-30T23:59:59

L'Observation spatiale de la Terre, que ce soit pour les missions scientifiques et mais aussi pour la défense, est en plein essor et donne généralement lieu au développement d'instruments optiques hautes performances permettant d'améliorer la résolution spatiale, la résolution spectrale ou la sensibilité de détection. Les spectromètres et imageurs hyperspectraux, permettant le suivi des émissions de gaz à effet de serre, peuvent être réalisés sur la base de systèmes dispersifs ou interférométriques ; ils exigent des calibrations spécifiques afin de garantir la qualité des mesures radiométriques. C'est également le cas d'imageurs multi-spectraux observant la Terre au travers de filtres discrets étroits afin de répondre à des thématiques météorologiques, d'environnement ou d'alerte avancée de départs de missiles.

Quel que soit le dispositif optique amont utilisé pour réaliser la sélection spectrale, le détecteur matriciel est un élément clef pour atteindre les performances requises. La caractérisation spectrale des détecteurs est généralement réalisée à l'aide d'un monochromateur dans le domaine visible et SWIR (0.4-2.5µm) et d'un spectromètre à transformée de Fourier dans le domaine thermique (au-dessus de 3µm). Chaque technique présente des avantages et inconvénients en termes de résolution spectrale, de rapport signal à bruit, d'uniformité d'éclairage, de simplicité de mise en oeuvre et/ou de traitement des données.

L'objectif de cette thèse sera d'améliorer la précision de mesure de la réponse spectrale de détecteurs infrarouges matriciels, dans le domaine eSWIR (jusqu'à 2.5µm) et le MWIR (jusqu'à 5µm). Plusieurs axes de recherche seront explorés pour dépasser les limites actuelles. Du point de vue expérimental, le (la) doctorant(e) sera amené à travailler sur : l'amélioration de la technique interférométrique en utilisant une sphère intégrante en infragold dans un banc cryogénique, le développement d'un banc de mesure à longueur d'onde accordable (monochromateur ou laser accordable), la comparaison des techniques de mesure sur des détecteurs de différentes technologies (HgCdTe, super-réseaux).

Les travaux s'appuieront sur un outil de modélisation optique du pixel développé en Python dans une thèse précédente pour analyser la réponse spectrale obtenue et comprendre les éventuels écarts observés entre les méthodes. Un des objectifs théoriques de la thèse sera d'enrichir cet outil de modélisation pour intégrer, notamment, les phénomènes de transport de charge au sein du pixel du détecteur et prendre en compte différents matériaux absorbants.

Le (la) doctorant(e) bénéficiera de l'expertise reconnue de notre équipe en termes de conception de bancs de caractérisation électro-optique et de modélisation physique.

Le développement d'imageurs multi et hyperspectraux pose de nouveaux défis en termes de caractérisation. L'unité CIO du DOTA à laquelle est rattachée ce travail dispose d'un laboratoire de référence pour l'évaluation des détecteurs matriciels infrarouge très hautes performances.

Etudier la réponse spectrale de détecteurs infrarouge matriciels à des résolutions très fines (<1nm) afin de la mieux la prendre en compte dans l'étalonnage des imageurs dédiés aux missions scientifiques.

Développement de nouveaux bancs cryogéniques de caractérisation de la réponse spectrale basés sur les techniques interférométriques et utilisant des sources accordables.
Amélioration d'un outil de modélisation du pixel du détecteur pour prendre en compte différents matériaux semi-conducteurs dans la zone absorbante et les phénomènes de transport de charge.

Opto-électronique
Physique des semi-conducteurs
Métrologie