Portraits XLIM #2 – BENJAMIN WETZEL
CHERCHEUR CNRS – LAURÉAT D’UNE BOURSE ERC
DE LA PHOTOGRAPHIE À LA PHOTONIQUE
« Mon intérêt pour l’optique et la photonique a probablement émergé de la photographie avec le reflex argentique familial » explique Benjamin Wetzel. Cet intérêt pour la photonique n’a jamais cessé de se renforcer, au fil des années et des formations. Il a premièrement suivi un cursus en physique à l’Université de Franche-Comté (Besançon). Puis, après des séjours en Espagne (Licence 3 en Erasmus – Universidad de la Laguna, Tenerife) et en Irlande (Stage de Master 2 – Tyndall National Institute, Cork), il a obtenu un Master (2009) et un Doctorat (2012) en photonique. « Au cours de ma formation j’ai pris conscience que la photonique était partout. Elle est au coeur de thématiques scientifiques et d’innovations technologiques que je ne soupçonnais pas. » raconte-t-il.
L’année suivante, il a poursuivi ses travaux à l’Institut FEMTO-ST (Besançon), sur des aspects se rapportant aux instabilités nonlinéaires en optique fibrée, aux méthodes de caractérisation ultrarapide, et à la mise en forme de faisceaux laser. En 2014, Benjamin a rejoint l’Institut National de la Recherche Scientifique (INRS) à Montréal dans le cadre d’une bourse « Marie-Curie », pour travailler notamment sur des systèmes photoniques intégrés avec des applications dans le contrôle cohérent et le traitement du signal quantique. Trois ans plus tard, il a poursuivi ses activités à l’University of Sussex (Brighton, Royaume-Uni), avec des travaux principalement axés sur les dynamiques non-linéaires dans des architectures optiques résonantes. Il restera deux ans à Brighton, par le biais d’une bourse « Helena Normanton », pour obtenir ensuite son concours de chargé de recherche du CNRS et rejoindre XLIM en 2019.
SCULPTER EFFICACEMENT LA LUMIÈRE
Le projet STREAMLINE, porté par le CNRS pour une durée de 5 ans, vise au développement de «sources photoniques intelligentes», tirant parti de concepts d’intelligence artificielle, pour la mise en œuvre de systèmes d’imagerie innovants. Une multitude de systèmes existants permettent de contrôler une grande partie des caractéristiques de la lumière, qu’il s’agisse du domaine spatial (ex. forme d’un faisceau), temporel (ex. durée d’impulsion), et spectral (ex. longueurs d’ondes). Néanmoins, la plupart de ces approches se heurtent à plusieurs limitations.
D’une part, on ne peut généralement manipuler que ce qu’on « possède » déjà. Ainsi, il faut « créer » plus et de manière parfois non optimale (ex : une étendue spectrale plus large que nécessaire que l’on peut effectivement filtrer, mais où une partie importante de l’énergie n’est finalement pas utile).
D’autre part, le contrôle idéal des caractéristiques de la lumière se fait généralement par l’enchaînement d’éléments individuels (filtres, modulateurs temporels ou spatiaux, ligne à retard, polariseurs, etc..) amenant des problèmes de coût, d’encombrement, de stabilité et de complexité expérimentale.
La flexibilité et la reconfigurabilité offerte par ces architectures peuvent être très limitées, nécessitant le changement d’une partie des composants pour répondre à chacun des cahiers des charges de l’utilisateur.
Le projet pluridisciplinaire STREAMLINE exploitera des composants photoniques fibrés et intégrés dans une architecture hybride permettant le contrôle avancé des propriétés multidimensionnelles de la lumière, et ceci en passant par des approches d’apprentissage automatique (machine learning). L’optimisation de processus optiques nonlinéaires ultra-rapides (à l’échelle de quelques femtosecondes) et d’interactions lumière-matière dans des guides d’ondes photoniques mènera à la génération des ondes optiques aux caractéristiques sur-mesure et reconfigurables.
DE L’IMAGERIE À L’OPTIQUE QUANTIQUE
Cette capacité à sculpter les propriétés temporelles, spectrales et spatiales d’impulsions lumineuses ultracourtes de manière flexible et rapide (par des systèmes photoniques intégrés et actifs) est anticipée comme un atout certain pour l’implémentation de nouveaux systèmes d’imagerie dynamique. Au-delà des applications visées par des performances améliorées et une optimisation pour une utilisation aisée et flexible, STREAMLINE intègre des aspects plus larges de physique fondamentale. Le projet couvre une thématique transverse combinant physique des lasers, optique non-linéaire ultra-rapide, systèmes complexes, et imagerie computationnelle, ouvrant ainsi la voie vers des avancées dans des domaines allant de la métrologie jusqu’au traitement de signal optique quantique.