M1 Physique - Voie Irène Joliot-Curie - IOGS

Fabienne BERNARD, Riad HAIDAR, Julien MOREAU, Hervé Sauer (IOGS).

Organisation de l'UE: - Radiométrie (22,5h cours/TD): Ce cours vise à donner les notions de base en radiométrie géométrique et en colorimétrie, indispensables à la conception de systèmes de détection optique. - Detection Systems (21h cours/TD): Ce cours est la suite du cours de radiométrie. Il vise à donner aux étudiants les outils pour évaluer les performances des capteurs optroniques et leur permettre de comprendre et répondre à un cahier des charges en utilisant une approche système généralement suivie par un responsable de projet R&D.  - Colorimétrie (17h cours/TD): Comprendre les bases physiologiques de la perception colorée dans la vision humaine. - Labwork in Photonics 2 (TP 13,5h) - TP de Photométrie (TP 18h): 4 séances de photonique expérimentale.

Les cours et travaux pratiques de cette unité d’enseignements concernent les disciplines scientifiques liées à la caractérisation de la lumière, outils indispensables à l’ingénieur en optique & photonique : la radiométrie, la colorimétrie, la photométrie et les systèmes de détection. Une partie de ces enseignements est dispensé en anglais.

Les enseignements de cette UE visent à l’acquisition (au moins partielle) des compétences suivantes :
- Maitriser le domaine de l'optique et de la photonique
- Etre capable de mettre en oeuvre tout projet intégrant l'optique et la photonique
- Mettre en oeuvre la démarche scientifique en optique
- Modéliser des phénomènes physiques et des systèmes réels
- Intégrer la photonique aux autres dimensions du système ou projet  (électronique, mécanique, informatique, champ d'application …)
- Concevoir / Mettre en œuvre / Caractériser un système à composante photonique
- Concevoir et Réaliser des expérimentations
- Communiquer avec des spécialistes et non-spécialistes (écrit/oral)
- Travailler en équipe
- Travailler dans un contexte international et/ou multi-culturel.

Septembre - Octobre - Novembre - Décembre - Janvier.

PALAISEAU

Fabienne BERNARD, Henri BENISTY, Sylvie LEBRUN (IOGS).

Organisation de l'UE: - Optique des ondes guidées (cours/TD 23h): Le but du cours est une assimilation des concepts de base permettant la compréhension et la modélisation des éléments essentiels que sont, dans un système de communications par fibres optiques, la dispersion et l’atténuation. - Optique Non-Linéaire (cours/TD 26h): Avec l'apparition des lasers est apparue une nouvelle branche de l'optique : l'optique non linéaire. Les effets nouveaux qui en découlent (génération de second harmonique, mélange de fréquences, effet Kerr, …) ouvrent la voie à de très nombreuses applications qui ont révolutionné l'optique moderne et les télécommunications optiques. - Labwork in Photonics 1 (TP 18h) - TP Laser (TP 18h): Travaux pratiques de Lasers : 4 séances de 4,5h.

Cette unité d’enseignements porte sur des notions et concepts essentiels de la photonique et qui ont donné naissance à de nombreuses applications industrielles : l’optique non-linéaire, l’optique des ondes guidées, les lasers et la physique atomique. Une partie de ces enseignements est dispensé en anglais.

Les enseignements de cette UE visent à l’acquisition (au moins partielle) des compétences suivantes :
- Maitriser le domaine de l'optique et de la photonique
- Etre capable de mettre en oeuvre tout projet intégrant l'optique et la photonique
- Mettre en oeuvre la démarche scientifique en optique
- Modéliser des phénomènes physiques et des systèmes réels
- Réaliser une veille scientifique, technologique, industrielle
- Concevoir / Mettre en œuvre / Caractériser un système à composante photonique
- Réaliser des expérimentations
- Communiquer avec des spécialistes et non-spécialistes (écrit/oral)
- Travailler en équipe
- Travailler dans un contexte international et/ou multi-culturel.

Septembre - Octobre - Novembre - Décembre.

PALAISEAU

This major course proposes to learn the basics features about the elementary particles, the fundamental interactions of nature, nuclear structure, nucleosynthesis, stellar evolution and cosmology.

Chapter 1: Particles and symmetries
Chapter 2: Hadron synthesis
Chapter 3: The primordial Universe
Chapter 4: The nucleon interaction and the structure of nuclei
Chapter 5: Nuclear dynamics
Chapter 6: Star formation and evolution.

Septembre - Octobre - Novembre - Décembre.

ORSAY

The physics of atoms and molecules, which constitutes the subject matter of this course rests on a long history of discoveries, both experimental and theoretical. Far from giving a complete account of the historical development, this introductory course aims to give an understanding of both theoretical foundations and key steps, which have occurred in this field. As a direct application of quantum mechanics it includes materials on basic atomic and molecular physics with discussion on structure, spectra and interaction with electric and magnetic field.

Septembre - Octobre - Novembre - Décembre.

ORSAY

Le programme est en partie conditionné par les choix du professeur, qui est libre de sa pédagogie, mais aussi les préférences des élèves, ou le type de thème déjà abordé en première année. On travaillera les compétences actives : prise de parole spontanée et préparée, simulations, jeux de tôles, tandis que la rédaction se voudra également plus professionnelle, comprenant une introduction à la rédaction scientifique.

Ce cours se veut une préparation à la vie professionnelle. Elle se fera en 3 parties :
a) Préparation aux candidatures ( CV, lettres et entretiens) , que ce soit aux stages ou au premier emploi.
b) Initiation aux problématiques de l’interculturel – avec études de cas.
c) Approfondissement de questions liées à l’environnement du travail – qu’elles soient éthique, culturelles ou humaines.
L’objectif de ce cours est de se perfectionner linguistiquement de manière à pouvoir affronter les défis de la communication en milieu professionnel – entre autres,  réunions, rédaction de rapports, discussions ou négociations.

Septembre - Octobre - Novembre - Décembre.

PALAISEAU

This set of lectures is devoted to an introduction to plasma physics and its applications: in particular, thermonuclear fusion (ITER), space plasmas and plasma discharges, reactors and thrusters.

Janvier - Février - Mars - Avril.

ORSAY

Bruits et détecteurs. B1 Bruit dans un système de détection optique  B2 Caractérisation d'un détecteur infrarouge  B3 Etude d'un capteur CMOS industriel  B4 Caméra infrarouge 

Aberrations: Méthode du point lumineux A1 - Aberrations sur l'axe  A2 - Aberrations hors axe Mesures de front d'onde A3 - Zygo A4 - Haso (Shack-Hartmann).

La photonique expérimentale du semestre 8 regroupent deux blocs de 4 séances chacun :
- Aberrations
- Bruits et détecteurs

Aberrations. A l’issue des 4 séances de travaux pratiques, les étudiant·e·s sont capables de :
- Mettre en œuvre des méthodes de caractérisation des systèmes d’imagerie optique. Ces méthodes incluent la méthode de test en étoile simple du point lumineux (star test), ainsi que l’utilisation d’instruments couramment utilisés dans l’industrie, tels que l’interféromètre Zygo et l’analyseur de front d’onde Schack-Hartmann (HASO).
- Analyser quantitativement les performances d’un système optique en fonction des situations d’utilisation (conjugaison, champ, ouverture numérique, …), et reconnaître des aberrations géométriques simples comme la coma, l’astigmatisme, l’aberration sphérique, le chromatisme.
- Établir l’adéquation ou les limites d’un système optique avec l’application d’imagerie pour laquelle il est dédié.

Bruits et détecteurs. A l'issue des 4 séances de travaux pratiques, les étudiant·e·s sont capables de :
- proposer un protocole de mesures pour e?valuer les performances e?lectro-optiques d’un de?tecteur, quel que soit son format (monoe?le?ment ou matrice)
- identifier les spe?cificite?s des diffe?rentes bandes spectrales (visible et infrarouge)
- estimer les diffe?rentes contributions au bruit d’un de?tecteur
- ve?rifier si un syste?me est limite? par le bruit de photons.

Février - Mars - Avril.

PALAISEAU

Le programme est en partie conditionné par les choix du professeur, qui est libre de sa pédagogie, mais aussi les préférences des élèves, ou le type de thème déjà abordé en première année. On travaillera les compétences actives : prise de parole spontanée et préparée, simulations, jeux de tôles, tandis que la rédaction se voudra également plus professionnelle, comprenant une introduction à la rédaction scientifique.

Ce cours se veut une préparation à la vie professionnelle. Elle se fera en 3 parties :
a) Préparation aux candidatures ( CV, lettres et entretiens) , que ce soit aux stages ou au premier emploi.
b) Initiation aux problématiques de l’interculturel – avec études de cas.
c) Approfondissement de questions liées à l’environnement du travail – qu’elles soient éthique, culturelles ou humaines.
L’objectif de ce cours est de se perfectionner linguistiquement de manière à pouvoir affronter les défis de la communication en milieu professionnel – entre autres,  réunions, rédaction de rapports, discussions ou négociations.

Janvier - Février - Mars - Avril.

PALAISEAU

Mars - Avril.

PALAISEAU

Mars - Avril.

PALAISEAU

Vincent JOSSE, Hervé SAUER.

1.SPECKLE : Propriétés statistiques d'un diffuseur en surface – Statistiques de l'amplitude et de l'intensité, corrélations spatiales, ...

2. RÉSEAUX & HOLOGRAPHIE : Réseaux minces, Réseaux épais - Notion d'efficacités de diffraction. Principes de base de l'holographie.

Introduction aux phénomènes de speckle en éclairage cohérent et aux base de l'holographie.

Objectifs pédagogiques:
- Comprendre l'origine et les propriétés du phénomène de speckle (granularité laser) au travers une introduction aux bases de l'optique statistique appliquées au cas d'une porteuse cohérente soumise à des perturbations dont seules les propriétés statistiques sont connues.

- Compléter les connaissances sur les réseaux de diffraction, minces et épais.
Introduire les notions de base de l'holographie (analogique ou numérique).

Mars - Avril.

PALAISEAU

Alain ASPECT (CNRS, IOGS) Denis BOIRON (IOGS).

I. Rappel sur les perturbations dépendantes du temps – Oscillation de Rabi – Règle d’or de Fermi II. Interaction d’un atome à deux niveaux avec la lumière en présence de relaxation III. Optique statistique - Equation de Langevin - Application aux fluctuations fondamentales dans un laser IV. Application au refroidissement d’atomes par laser.

Ce cours est un approfondissement du cours de physique atomique en mettant l’accent sur le rôle des processus dissipatifs tel que l’émission spontanée. Ces processus sont essentiels pour expliquer quantitativement et, bien souvent même qualitativement, l’interaction d’un atome ou d’un ensemble d’atomes avec un champ lumineux. Le lien entre l’approche quantique et semi-classique (équations de taux) sera développé. Nous aborderons ensuite la nature de la largeur d’un laser et terminerons par une application des notions abordées dans ce cours sur le refroidissement d’atomes par laser.

Mars - Avril.

PALAISEAU

Plan du cours 1) Connaissances de base en biologie cellulaire et moléculaire: structure de la cellule, réplication, transcription, traduction, structure des protéines, métabolisme, signalisation 2) Propriétés optiques des milieux biologiques - Méthodes optiques en biologie et en médecine (revue) 3) Microscopie et fluorescence: résolution et superrésolution, méthodes de contraste, marqueurs fluorescents, microscopie confocale et TIRF. 4) Méthodes de base en biologie moléculaire: criblage, Polymer Chain Reaction (PCR), gel d'électrophorèse, utilisation des protéines fluorescentes, culture cellulaire 5) Pinces optiques : dispositifs expérimentaux, mesure de force et applications à l'étude de cellules, d'ADN et de moteurs moléculaires 6) Microscopie à force atomique et application en biologie; introduction à la cytométrie en flux; Séquençage de l'ADN 7) Applications biomédicales.

Ce cours a pour objectif d'aborder la biologie par le biais des méthodes optiques permettant d’en étudier les mécanismes ou de faire des diagnostics. Le cours s’intéressera principalement à la biologie moléculaire et cellulaire, avec une ouverture vers les applications biomédicales.

A l'issue de ce cours, les étudiants devront être capables d'avoir suffisamment de connaissance de base en biologie et en méthodes optiques associées pour dialoguer avec les spécialistes de ce domaine. Ils pourront ainsi tirer un meilleur parti d'un stage ou d'un approfondissement d'études qui seront nécessaires pour poursuivre dans cette voie. Ils auront les compétences pour réaliser une veille scientifique et technologique dans les domaines d'application de l'optique en biologie et en médecine, et pour comprendre les enjeux des travaux de recherche à l'interface entre l'optique et la biologie. Ils sauront analyser de manière critique des documents, plus particulièrement extraire des informations pertinentes d'articles scientifiques, rédigés en anglais et pour des spécialistes. Ils auront aussi appris à ne pas sous estimer la difficulté de travailler à l'interface avec un domaine qu'ils ne maîtrisent pas.

Mars - Avril.

PALAISEAU

Le Projet d'Ingénierie Multi-Site (PIMS) est un travail scientifique expérimental en équipe, construit tout au long de l'année universitaire par les élèves qui ont choisi de s'y engager.

Les sujets de projet système sont pluridisciplinaires et comportent en général de la photonique, mais aussi de la mécanique, de l’électronique, de l’informatique,...

A l'issue de ce projet, les élèves sont capables de :
- concevoir, mettre en oeuvre et caractériser un dispositif scientifique (système complet) associant photonique, électronique, informatique et mécanique,
- présenter (oral et écrit) des enjeux scientifiques et techniques,
- utliser des méthodes de travail en équipe.

Février - Mars - Avril.

PALAISEAU

Mars - Avril.

PALAISEAU

Introduction Marchés, Applications (LED, DL), Historique

Interactions photons/électrons-trous dans un semiconducteur I. Rappels II. Description d’un semiconducteur hors équilibre III.Taux d’absorption et d’émission de lumière dans un semiconducteur à gap direct

Diodes électroluminescentes I. Description du composant II. Caractéristique P(I) III. Spectre d'émission IV. Technologies des LED pour l'éclairage

Description d’une diode laser I. La cavité laser II. Couche active structurée III. Exemples : conception d'une diode laser à puits quantiques IV. Injection de porteurs & confinement transverse V. Technologies de fabrication

Propriétés de l'émission des diodes laser I. Gain optique dans une jonction PN polarisée II. Caractéristique Popt f(I) III. Propriétés du mode transverse IV. Exemples et Technologies V. Propriétés spectrales de l'émission VI. Caractéristiques de modulation.

Le cours détaille les propriétés spécifiques des sources à semiconducteur (diodes électroluminescentes, diodes laser à émission par la tranche et par la surface), en relation avec leurs applications. Les principes physiques sont décrits, les caractéristiques des sources en relation avec l'état de l'art sont commentées, et les principales problématiques sont mises en évidence.
L'objectif de ce cours est de comprendre l'origine des propriétés spécifiques des sources à base de matériaux semiconducteur, et les enjeux actuels; d'être en mesure d'effectuer une lecture critique d'articles scientifiques du domaine.

Mars - Avril.

PALAISEAU

Le cours se compose de 6 séances de trois heures sur les thèmes suivants.

- Formation d'une image numérique - Exemples de modalités d'image - Manipulation d'images numériques - Filtrage d'images - Problèmes inverses et déconvolution - Compression de l'information dans une image - Méthodes de représentation d'images.

Ce cours introduit les bases du traitement numérique des images. Il est composé de 6 séances de trois heures comprenant un cours de 1h30 et une séance de TP de 1h30. Il a pour objectif de donner les bases pratiques et théoriques du traitement des images numériques.

Mars - Avril.

PALAISEAU

Stage d'été de 2 à 3 mois (au moins 55 jours), en laboratoire ou en entreprise. 

Ce stage est une première expérience professionnelle et l’occasion de découvrir les problématiques contemporaines dans le secteur de l'optique et la photonique. Il permet de mettre en application les acquis et savoir-faire à l’issue d’une année comportant de nombreux cours de spécialisation (laser, conception optique, fibres et optique guidée, optronique, hyperfréquences, etc.).

Les compétences renforcées, acquises à l’occasion de ce stage sont :
- Fondamentaux scientifiques
- Méthode
- Savoir-faire expérimental ou technique
- Aptitude à travailler en équipe
- Management de projet
- Analyse de problème et résolution de problème
- Capacité à communiquer
- Perception des problèmes de sécurité et d'environnement.

Mai - Juin - Juillet.