Introduction

La compétence forte du thème « Ondes et Propagation » réside dans l’étude de la propagation des ondes électromagnétiques afin de mieux comprendre les phénomènes physiques qui nous entourent et également de concevoir des systèmes innovants, dans l’optique de répondre, avec le thème « ICS», aux quatre grands enjeux sociétaux que s’est fixés le laboratoire en accord avec les programmes nationaux et européens.

Les ondes électromagnétiques constituent une ressource universelle permettant à la fois la détection et la destruction de tumeurs dans le corps humain, la communication entre des objets distants et l’observation de l’espace. Ainsi, la maîtrise de la génération, de la propagation et de la détection de ces ondes apparaît primordiale pour l’optimisation de leur emploi, tant les applications reposant sur cette physique sont omniprésentes dans notre société. Ces aspects sont d’autant plus critiques que la propagation des ondes s’effectue dans des milieux complexes. Ainsi au sein de ces environnements, deux verrous majeurs sont identifiés comme empêchant une exploitation optimale des ressources électromagnétiques :

  1. la capacité de détecter et localiser des objets
  2. la capacité de focaliser de l’énergie ou de l’information.

 Pour lever ces verrous, le thème « Ondes et Propagation » s’appuie sur sa capacité à manipuler finement la propagation des ondes en abordant la double approche suivante :

  1. Représenter les environnements naturels (et naturellement) complexes.
    Il s’agit de les décrire d’un point de vue modélisation numérique avec l’élaboration de codes spécifiques capables de traiter des scènes de grandes dimensions (détection de cibles sous couvert forestier, par exemple). Il s’agit aussi de les reproduire expérimentalement par le développement de dispositifs non standards (fantômes à milieux hétérogènes émulant les propriétés du corps humain, chambre réverbérante pouvant reproduire les statistiques des canaux de propagation).
  2. Dimensionner des milieux artificiels complexes.
    Il s’agit de concevoir et réaliser des systèmes électromagnétiques conférant aux ondes des propriétés spécifiques via le développement de codes dédiés (métasurfaces tensorielles pour maîtriser le rayonnement des ondes afin notamment de concevoir des antennes, métasurfaces à symétries géométriques supplémentaires pour maîtriser la propagation d’ondes guidées).

Cette double approche bénéficie d’un fort savoir-faire en modélisation électromagnétique, aboutissant à des capacités de simulation non-atteintes par les logiciels commerciaux et en adéquation avec l’optimisation de dispositifs complexes et la résolution de problèmes inverses (en lien avec le thème « CEMES »).

Ces compétences sont mises à profit dans l’élaboration de nouvelles techniques de focalisation, et de détection et localisation. Les travaux considérés dans ce projet et déjà initiés, permettront notamment d’augmenter la capacité de détection des systèmes : 

  • observation multipixel d’images spatiales THz,
  • détection de cibles maritimes dans une zone non couverte avec les technologies actuelles (enjeux : « Sûreté et fiabilité des systèmes »),
  • d’améliorer la résolution spatiale dans les traitements médicaux par hyperthermie, de déterminer sans contact le rythme cardiaque des personnes (enjeu : « Santé et bien-être »)
  • ou encore d’autoriser la transmission sans fil géolocalisée de données (enjeux : « Sûreté et fiabilité des systèmes » et « Efficacité énergétique »).

 

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