WLOTZKO Vincent
Doctorant
Encadré par Pr. Wilfried Uhring
Conception et réalisation d’une caméra à balayage de fente à résolution temporelle picoseconde et à haut taux de répétition.
L’imagerie ultrarapide extrême est fondée sur des techniques de tubes à vide comme les tubes imageurs à balayage, ou encore les intensificateurs d’image. Cette technologie a atteint un degré de maturité tel qu’elle permet de capturer la lumière à un taux d’échantillonnage ultrarapide, typiquement de l’ordre de la picoseconde sur près d’un millier de voies ou bien quelques centaines de picosecondes sur plus de 100 000 pixels, portant le débit total aux alentours de 1 Péta-échantillons/s. Les caméras à balayage de fente utilisant cette technologie sont les instruments de détection directe de la lumière les plus rapides au monde. Les caméras actuelles offrent en effet une résolution de l’ordre de 2 picosecondes environ avec un rapport signal à bruit supérieur à 100. Des avancées récentes dans les tubes à balayage permettent toutefois d’envisager de porter cette résolution temporelle à environ 1 ps. Le gain en résolution conduira à une meilleure caractérisation des phénomènes observés. Parallèlement à l’évolution des tubes, les sources lumineuses impulsionnelles ont également beaucoup progressé ces dernières années avec notamment un accroissement des taux de répétitions. Or les caméras à balayage de fente n’ont pas évolué à la même cadence, ce qui a conduit à une impossibilité de tirer parti des performances des sources récentes lorsqu’elles sont couplées à une caméra à balayage de fente. L’incompatibilité réside dans la difficulté à générer les signaux rapides et à haute tension pilotant le tube à balayage. Les générateurs inclus dans les caméras utilisent une électronique spécifique généralement basée sur des technologies de transistors à effet de champ à haute tension ce qui limite à la fois le taux de répétition et la vitesse de commutation. Or les nouvelles technologies de commutation en électronique solide (notamment les carbures de silicium) Si-C offrant des propriétés électriques et thermiques très propices à la commutation rapide de signaux à haute tension. Par ailleurs, de nouvelles techniques peuvent être mises en application sur les caméras comme les lignes à transmission non linéaire afin d’obtenir des signaux plus rapides tout en maintenant un haut taux de répétition. Le travail de thèse consiste à explorer ces différentes techniques et technologies afin de réaliser une caméra à balayage de fente offrant une résolution temporelle de 1 ps à un taux de répétition de 20 MHz. Afin d’être la plus versatile possible, la caméra intégrera également une fonction d’obturation. Les performances visées pour cette caméra sont à l’état de l’art et positionneront la société Optronis GmbH en tant que leader mondial dans le domaine des caméras à balayage de fente. Cette thèse est réalisée en partenariat avec la société Optronis GmbH.