Master Électronique, Énergie électrique, Automatique (EEA)
Mention Photonique, Hyperfréquences et Systèmes de Communications (PHyS)

Le Master EEA/PHyS en quelques mots…

Au sein du département EEA, le parcours PHyS est une formation théorique & pratique en photonique & hyperfréquences amenant à une insertion professionnelle dans le monde industriel ou académique, via la maîtrise de ces technologies d’avenir pour générer, transmettre, détecter, traiter et convertir des ondes électromagnétiques comme les ondes radio, les micro-ondes, les ondes térahertz, l’infrarouge, le visible et l’ultraviolet, dans des domaines variés allant du biomédical aux télécommunications en passant par la défense, les procédés industriels ou le contrôle de l’environnement.

Sur le plan théorique la formation fournira dans un premier temps les connaissances nécessaires à la compréhension des principes physiques associés aux différents composants comme les diodes, transistors, lasers, fibres optiques, guides d’onde, antennes etc. De ce socle de connaissances découlera dans un second temps des systèmes complexes tels que les radars, lidars, imageurs, et en particulier les systèmes de télécommunications.

Sur le plan pratique une place fondamentale est attribuée aux travaux pratiques qui permettront aux étudiants de se familiariser avec l’appareillage couramment utilisé dans les entreprises du domaine, grâce à du matériel de pointe et du matériel professionnel.

Laser pour la détection de gaz

Radar de surveillance maritime

Master EEA/PHys

  • Photonique

  • Hyperfréquences

  • Systèmes

  • Communications

Savoir-faire, Compétences

Après achèvement du master le candidat aura acquis les savoir-faire et compétences suivantes :

  • Comprendre les principes physiques et le fonctionnement des principaux composants photoniques et hyperfréquences
  • Connaissance des systèmes télécoms (techniques & matériel)
  • Maîtrise des systèmes et instruments courants en photonique (imageurs, capteurs, lidars, etc.) et hyperfréquences (radars)
  • Maîtrise de l’appareillage photonique & hyperfréquence, et maîtrise expérimentale dans ces domaines
  • Maîtrise de simulateurs numériques professionnels pour la conception de composants et systèmes

Les étudiants du master EEA/PHyS suivent des modules communs aux étudiants EEA (Électronique, Informatique, Anglais, etc.), ainsi que les modules spécifiques suivant :

Le cours présente de façon progressive les principaux phénomènes physiques permettant de comprendre le fonctionnement des composants électroniques et leur utilisation dans des circuits électroniques. Ce cours est construit en quatre parties :

Introduction à la physique des matériaux semiconducteurs

Caractéristiques des matériaux à l’équilibre

Principaux phénomènes de transport électronique

• Composants électroniques : diodes & transistors

Photo : Les processeurs actuels utilisent des millions / milliards de transistors à des échelles quasi-atomique, nécessitant des outils quantiques à l’échelle électronique pour expliquer leur fonctionnement.

Afin de pouvoir utiliser les ondes, il est essentiel d’étudier leur propagation, que ce soit en espace libre (faisceaux Gaussiens) ou dans des milieux guidés comme par exemple dans des lignes et guides hyperfréquences, des fibres optiques.

L’étude des modes de propagation et de leurs propriétés (dispersion, atténuation, etc.) permettra notamment de comprendre quelles sont les limites fondamentales des systèmes de communications.

Photo : Fibres optiques


Ce module constitué à 100% de travaux pratiques traite de la pratique expérimentale & numérique en photonique tant à l’échelle des composants que des systèmes, ainsi que de simulations de systèmes photoniques et de composants hyperfréquences à l’aide de logiciels professionnels.

Les travaux pratiques expérimentaux portent sur le gyroscope à fibre optique, les méthodes (auto-)hétérodyne, l’identification de gaz par spectroscopie, l’amplification à fibre dopée erbium, le laser à fibre optique.

Des simulations portent d’une part sur les composants & systèmes télécoms en photonique, et d’autre part sur les composants hyperfréquences actifs et passifs à l’aide du logiciel ADS (Keysight).

Le matériel professionnel (lasers DFB, analyseurs de spectre optique et hyperfréquences, OTDR…) a été en partie financé par la Faculté des Sciences et le Labex Numev (ANR-10-LABX-20).

Photo : Détection et identification de gaz par spectroscopie

Les champs couverts par ce module sont vastes, car ils regroupent aussi bien des bases en Hyperfréquences comme l’adaptation ou les paramètres S, que des applications concrètes jusqu’à l’étude de la Compatibilité Electromagnétique (CEM). 

Les thèmes sont abordés en cours et illustrés systématiquement par des travaux pratiques.

Photo : Caractérisations d’antennes dans la chambre anéchoïque des salles de travaux pratiques

Ce module décrit les principes de fonctionnement de composants en photonique, et étudie leur utilisation pour la réalisation de systèmes, d’instruments, de capteurs. Des exemples d’instruments et de capteurs seront détaillés, avec notamment des interventions de chercheurs du domaine.

Photo : imagerie 3D (coupe présentée) d’une rétine décollée mesurée par tomographie en cohérence optique.

Cette UE propose à l’étudiant d’acquérir une vision globale des émetteurs et récepteurs photoniques et hyperfréquences depuis la physique des matériaux jusqu’au composant actif ainsi que son conditionnement. Les amplificateurs et oscillateurs hyperfréquences seront traités en parallèle des amplificateurs optiques et lasers afin de mettre en avant les analogies évidentes entre ces deux domaines de fréquences. Les compétences visées sont donc la connaissance du fonctionnement et des caractéristiques principales de ces composants actifs, optiques et hyperfréquences, essentiels dans la réalisation de systèmes télécoms, de capteurs, de radars, etc.

Image : Diffraction d’un faisceau laser cohérent sur une cible

Ce module traite des réseaux de télécommunication par fibres optiques. Dans un premier temps, une architecture simple de transmission point à point est étudiée afin de découvrir la composition d’une telle ligne et l’impact des caractéristiques de ses composants (transmetteur, récepteur, fibre) sur les performances de transport de l’information. Un focus sera porté sur les effets non linéaire utilisés, entre autres, pour transférer les signaux électroniques vers des porteuses optiques ou modifier les fréquences de ces porteuses. Enfin, les différentes topologies de mise en réseaux des nœuds de l’information (serveurs, utilisateurs, gestion du trafic) sont présentées et analysées afin de comprendre le fonctionnement des réseaux intercontinentaux, sous marins, côtiers, métropolitains et d’accès aux usagers. Des solutions pour les réseaux du futur seront fournies en guise de perspectives.

Illustration : Transfert de données à très haut-débit par fibre optique

Débouchés

Les étudiants de ce master sont ainsi embauchés dans de nombreux domaines en tant qu’ingénieur, chercheur, enseignant-chercheur, technico-commercial :

  • Télécommunications à bas débit (RFID) ou haut débit (fibre optique, 5G)
  • Environnement (détection de gaz et polluants, analyse de l’eau)
  • Spatial (communications, radar et lidar pour l’observation, grands instruments optique et hyperfréquences)
  • Santé, Médecine & Vivant (ophtalmologie, chirurgie, diagnostique, traitements, capteurs biologiques, analyse de sang, etc.)
  • Agriculture et agro-alimentaire (mesure, détection, aide à la décision, suivi du stress des plantes…)
  • Défense & Sécurité (radars, vision nocturne…)
  • Instrumentation et métrologie optoélectronique & hyperfréquences

Nasibeh : « Je suis ingénieure d’études chez la société CISTEME et je travaille sur la conception de composants passifs et actifs hyperfréquences et actuellement je travaille sur la conception d’antenne, la réduction de couplage dans les réseaux d’antenne, la conception de boucles à verrouillage de phase. »

Jeff : « Je suis doctorant à University of South Australia, je développe des techniques pour l’application de lasers à la spectroscopie de minéraux. »

 

Joris travaille comme ingénieur pour la conception de bancs de mesures optiques permettant la caractérisation des lasers et des amplificateurs chez Lumibird.

Laurent : « Je travaille chez Lun’Tech sur le développement, la conception et la fabrication de réflecteurs radar passifs et actifs jusqu’à 40GHz pour la calibration et l’entrainement des forces armées. Je m’occupe aussi des qualification et validation des produits en chambre anéchoïde ».

Fatoumata : « Je travaille chez SFR sur les raccordements de clients entreprises au réseau fibre optique ».

Recherche

Le master EEA/PHyS est adossé à la recherche avec le laboratoire IES (Institut d’Electronique et des Systèmes, UMR CNRS), spécialisé sur les thématiques suivantes :

    • Infrarouge,
    • Fiabilité,
    • Capteurs,
    • Térahertz.

Ce parcours est ainsi un tremplin pour les étudiants pour une poursuite en doctorat en photonique, optoélectronique et/ou hyperfréquences et térahertz, les sujets de thèses locaux sont proposés par l’école doctorale I2S (voir la spécialité Électronique).

Apprentissage & Alternance

  • Notre master est ouvert à l’alternance, si vous êtes intéressés contactez-nous !
    Plus d’informations sur la plaquette sur l’alternance de la Faculté des Sciences de l’Université de Montpellier
  • Entreprises, supportez notre master avec la taxe d’apprentissage !