Présentation du contexte de ma thèse .1 Environnement universitaire de ma thèse.1 Environnement universitaire de ma thèse.1 Environnement universitaire de ma thèse

Les deux premières années de ma thèse j’étais étudiant de l’Université Joseph Fourier. Pour ma troisième année, suite à l’évolution du paysage de l’enseignement supérieur et de la recherche au niveau local je suis étudiant du Pôle de Recherche et d’Enseignement Supérieur (PRES) Université de Grenoble. Ce nouvel établissement a pour mission de délivrer les diplômes de doctorat, de favoriser la mutualisation des actions de recherche, de s’occuper des services inter-universitaires et des relations internationales et enfin de gérer l’opération campus. D’un point de vue recherche, cet établis-sement est la « somme » des trois universités grenobloises, de Grenoble INP et de l’IEP. Il comprend donc 93 laboratoires, plus de 5000 chercheurs et enseignants-chercheurs et un peu moins de 3500 doctorants, répartis dans 14écoles doctorales. Il est associé à cinq centres de recherche internationaux et neuf centres nationaux.

J’effectue ma thèse au Laboratoire d’Astrophysique de Grenoble. Le La-boratoire d’Astrophysique de Grenoble (LAOG) existe depuis une trentaine d’année et est une unité mixte de recherche de l’UJF et du Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS). Il est également membre de l’Obser-vatoire des Sciences de l’Univers de Grenoble (OSUG). Ce laboratoire est situé sur le campus universitaire de Saint-Martin d’Hères. Il est composé de deux bâtiments et accueille 114 personnes (au 1 janvier 2010) dont 75 permanents et 16 doctorants, tous rattachés à l’école doctorale de Physique. Le LAOG a pour mission de mener des recherches permettant d’améliorer nos connaissances et notre compréhension de notre univers. Les activités du laboratoire sont donc consacrées, d’une part, à la réalisation et à l’utilisation d’instruments pour l’observation des objets astrophysiques et, d’autre part, au développement de théories et de simulations permettant d’expliquer ces observations.

Ainsi le champ des recherches menées au sein de ce laboratoire est très vaste. Elles seront d’ailleurs encore plus larges dans le futur puisque le LAOG et le Laboratoire de Planétologie de Grenoble vont fusionner. Cette grande diversité des thèmes de recherches implique une division en quatre équipes thématiques (voir figure A.1 pour l’organigramme).

Figure A.1 – Organigramme du laboratoire

Je fais partie de l’équipe GRIL. C’est l’équipe de recherche instrumentale du LAOG. Elle s’occupe à la fois de la construction et du développement d’instruments ou de nouveaux concepts. L’ensemble de ses réalisations est fait grâce á un travail en amont de Recherche et Développements en colla-boration avec des partenaires industriels de la recherche, notamment á Gre-noble. Le projet SWIFTS relève justement de ce type de travail. Le LAOG en-tretient des collaborations avec d’autres laboratoires nationaux d’astrophy-sique mais aussi avec des laboratoires dans d’autres champs disciplinaires

notamment dans le cadre de l’équipe GRIL (IMEP-LAHC ou CEA-LETI par exemple). Il développe aussi des partenariats avec des laboratoires et orga-nismes internationaux. Il est par exemple l’un des partenaires majeurs du programme d’instrumentation de l’European Southern Observatory (ESO), et est membre de réseaux européens (tels que Constellation, Jet Set, ...).

A.1.2.2 Collaborations

À l’heure actuelle les deux principaux projets existant sont :

– SWIFTS RF (pour radio fréquences) – SWIFTS 400-1000 (pour 400 à 1000 nm)

Mon projet prend part, en périphérie, au projet SWIFTS 400-1000. Ce projet est le fruit d’une intense collaboration entre différents laboratoires et entreprises privées (voir figure A.2 pour les partenaires). En effet, au tout début de ma thèse le projet SWIFTS a été doté par le Fonds Unique Interministériel (FUI) de 1 895 000e pour un budget total de 3 932 000 e (la différence est fournie par les salaires des permanents et par les partenaires industriels). Le FUI est une structure destinée à soutenir la recherche ap-pliquée. Ce fonds permet d’aider le développement de nouveaux produits et services susceptibles d’être mis sur le marché à court ou moyen terme. Il finance des projets de R&D collaboratifs (grandes entreprises, PME, labora-toires) soutenus par les pôles de compétitivité.

En ce qui concerne plus particulièrement ma thèse une collaboration par-ticulière est entretenue avec EADS Astrium. En effet, cette entreprise finance pour moitié mon salaire à travers une Bourse Docteur Ingénieur (BDI) du CNRS. Cette entreprise est intéressée par la possibilité d’utiliser à moyen terme des SWIFTS en lieux et places des spectromètres actuels.

A.1.2.3 Moyens mobilisés pour le projet

Actuellement 5 doctorants, 28 chercheurs (5,5 Equivalent Temps Plein, ETP) et 12 ingénieurs et assistants (5 ETP) travaillent sur les deux princi-paux projets SWIFTS (dont 4 doctorants, une vingtaine de chercheurs et une dizaine d’ingénieurs et assistants seulement pour SWIFTS 400-1000).

Pour ma thèse j’utilise les moyens du projet SWIFTS 400-1000. En effet, j’utilise le laboratoire de test de ce projet et mes composants de test sont fabriqués par les mêmes partenaires (IMEP-LAHC et LTM). Ceci est dû au fait que mon projet de thèse et ce projet utilisent les mêmes technologies. Ainsi pour ma thèse j’utilise environ un cinquième du temps le laboratoire de test et un cinquième du temps les « personnels SWIFTS » présents au LAOG. Ce laboratoire a été créé et équipé durant ma thèse. J’ai en fait initié la création de celui-ci (première partie de ma thèse) et ensuite deux ingénieurs ont été recrutés pour poursuivre ce travail. En plus de cela je dispose d’un ordinateur portable et d’un bureau partagé avec mon directeur de thèse.

Figure A.2 – Diagramme du projet SWIFTS

En bleu partenaires publics et en rouge partenaires privés

A.1.2.4 Enjeux scientifiques

L’objectif de cette thèse était de développer un SWIFTS pour les bandes I et R (domaine spectral de la lumière), ces bandes étant choisies à cause de la facilité d’obtenir des détecteurs efficaces à base de silicium. Bien qu’un grand choix de résolutions spectrales soit possible, le choix d’une résolution élevée R = 40000 (séparation de la lumière en 40000 « couleurs ») était bien indiqué pour montrer que l’optique intégrée peut occuper une place qui ne lui était pas encore reconnue, notamment en montrant un gain important sur le volume instrumental. Ce démonstrateur devait être optimisé pour des performances astronomiques et être testé sur le ciel à partir du télescope du LAOG qui sert pour des travaux pratiques. Ce développement devait permettre au LAOG de prendre place par la suite dans des programmes de développements instrumentaux ambitieux au niveau européen concernant la spectrométrie intégrée pour l’interférométrie ou encore les spectrographes multi-objets ou 3D utilisant de l’optique intégrée.

A.1.2.5 Enjeux économiques

Pour le projet SWIFTS 400-1000 doté par le FUI l’objectif est de concevoir des spectromètres miniatures haute-résolution sur la gamme de longueur d’onde 400-1000 nm. Pendant les 30 mois que dure le projet, des démons-trateurs qui permettront par la suite de passer à l’étape d’industrialisation doivent être développés. Les premiers produits pourraient être commercia-lisés dès 2012. Selon l’étude de marché réalisée ces produits répondront à des marchés de 220 à 400 Me annuel en augmentation moyenne de plus de 5% / an. Les premiers marchés visés (Instrumentation scientifique, Spatial et technique d’analyse LIBS) permettront d’ouvrir de nouveaux marchés et de démontrer tout l’intérêt de cette technologie.

Après trois ans d’exploitation, le chiffre d’affaire prévu pour les parte-naires du projet est entre 8 et 25 Me avec pour objectif d’atteindre 70 Me dans les cinq ans. Des entreprises du Pôle Minalogic pourront pérenniser des emplois existants et en créer de nouveaux. Les volumes d’emploi à l’horizon 2015seront de 40 à 150 personnes sur le bassin Grenoblois.

A.1.2.6 Concurrence

Au niveau académique la concurrence n’est pas très forte. Mon sujet de thèse est nouveau et la technologie SWIFTS ouvre un domaine nouveau à la spectrométrie haute résolution - large bande spectrale. En effet, les principaux concurrents sont souvent plutôt sur des recherches et dévelop-pements de spectromètre compact mais de moyenne ou basse résolution. Néanmoins nous avons identifié un certain nombre d’autres technologies en développement.

Au niveau astrophysique la question est moins évidente. En effet, le gain de volume instrumental n’est pas si crucial que ça. Ainsi, des technologies plus classiques sont utilisées sans trop de problème. Ainsi notre travail est de montrer que SWIFTS peut être utilisé avantageusement pour certaines applications (notamment celles nécessitant une grande stabilité). C’est no-tamment dans cette optique là qu’EADS-Astrium a financé une partie de ma thèse. Cette entreprise est intéressée par la possibilité d’utiliser SWIFTS dans le spatial (le gain en compacité et en stabilité y est très intéressant).

A.1.3 Présentation de mon insertion personnelle dans ce