Thèse Prédiction de la Turbulence Atmosphérique pour l'Optimisation des Télecommunications Optiques et des Observations Astronomiques H/F - Doctorat.Gouv.Fr

Établissement : Université Côte d'Azur École doctorale : SFA - Sciences Fondamentales et Appliquées Laboratoire de recherche : Laboratoire J.L. LAGRANGE Direction de la thèse : Aziz ZIAD ORCID 0000000155715087 Début de la thèse : 2026-10-01 Date limite de candidature : 2026-05-15T23:59:59 Les communications optiques à haut débit pour les données satellitaires font l'objet d'études depuis plusieurs années ; elles offrent une alternative intéressante aux liaisons radiofréquences (RF) qui atteignent leurs limites en termes de débit. En effet, l'intérêt des systèmes de communication optique spatiale réside dans la possibilité d'atteindre des débits dix fois supérieurs à ceux des solutions RF, avec une charge embarquée similaire.
Le facteur limitant de ce type de liaisons est la turbulence atmosphérique. En effet, les fluctuations de l'indice de réfraction de l'air provoquent des fluctuations de phase et d'amplitude (scintillation) du front d'onde.
Le site d'observation de l'OCA à Calern est équipé depuis peu de la station ANAtOLIA (https://anatolia.oca.eu/) pour la caractérisation de la turbulence atmosphérique.
L'objectif de la thèse proposée est d'aller au-delà de la simple compréhension de l'impact de la turbulence sur les liaisons laser et de réaliser une prédiction optimale des conditions de turbulence atmosphérique. En effet, dans le contexte des observations astronomiques, la prédiction des conditions de visibilité est devenue essentielle avec l'avènement de la nouvelle génération de télescopes laser (ELT). Il est important de réduire le coût des observations et d'améliorer leurs performances scientifiques. Dans le cadre de cette thèse, nous proposons de poursuivre un travail déjà entrepris au sein de notre équipe, consistant à développer un outil de prédiction des paramètres de la turbulence atmosphérique. Cet outil utilise un modèle de prévision météorologique (WRF) combiné à un modèle statistique de turbulence optique afin de prédire les conditions optiques du ciel plusieurs heures à l'avance et tout au long de la journée. Ces informations permettraient d'améliorer la gestion des programmes de liens laser et, par conséquent, de réduire les pertes dues aux variations des conditions atmosphériques. Les résultats obtenus par le modèle WRF ont été comparés à ceux mesurés directement par la station CATS. Nous avons ainsi pu démontrer, sur des profils médians, que la turbulence est mieux prédite dans l'atmosphère libre, mais moins bien dans la couche planétaire (h La réussite des communications optiques nécessite une prédiction optimale de la turbulence atmosphérique. Les informations de cette prédiction permettraient d'améliorer la gestion des programmes de liens laser et, par conséquent, de réduire les pertes dues aux variations des conditions atmosphériques. Optimisation de la prédiction de la turbulence atmosphérique Dans le cadre de cette thèse, nous proposons de poursuivre un travail déjà entrepris au sein de notre équipe, consistant à développer un outil de prédiction des paramètres de la turbulence atmosphérique. Cet outil utilise un modèle de prévision météorologique (WRF) combiné à un modèle statistique de turbulence optique afin de prédire les conditions optiques du ciel plusieurs heures à l'avance et tout au long de la journée. Les données de la prédiction sont contraintes par des mesures locales au moyen de nos instruments.

Physique, Optique, Laser, turbulence atmosphérique