L’IPAG s’intéresse à la formation des étoiles et des planètes, depuis les phases initiales de l’effondrement du noyau où la complexité moléculaire se développe, jusqu’à la physique et la chimie du disque circum-stellaire et la formation des planètes, y compris l’interaction étoile-disque via la magnétosphère de l’étoile. L’IPAG travaille sur les processus physiques impliqués dans les phénomènes d’accrétion-éjection autour des jeunes objets stellaires, et des objets compacts où les hautes énergies et les effets relativistes sont impliqués. En sciences planétaires, l’IPAG étudie les interactions Soleil-Terre, les sous-surfaces planétaires, les petits corps du système solaire et l’évolution chimique de la matière primitive. Pour aborder ces questions astrophysiques, l’IPAG participe massivement à l’exploitation scientifique des installations nationales et internationales (VLT, VLTI, CFHT, IRAM, satellites Herschel et Planck...). La plupart des observations nécessaires sont très exigeantes en matière de développement d’instruments pour lesquels les performances de détection constituent l’une des limites les plus critiques. L’IPAG travaille sur des développements instrumentaux de pointe. L’IPAG est impliqué dans la construction et également en tant que chercheur principal de nombreux instruments au sol (NAOS, WIRCAM, SPHERE, AMBER, GRAVITY, PIONIER) qui équipent les télescopes internationaux les plus puissants du monde (VLT, VLTI, CFHT). L’IPAG développe et exploite des sondes spatiales pour étudier la structure interne des corps du système solaire (ROSETTA, ASSERT), les eaux souterraines de Mars, la composition de l’atmosphère de Titan. L’IPAG possède également depuis longtemps une forte expertise en R&D pour préparer des instruments de nouvelle génération. La plupart de ces développements concernent les microtechnologies optiques, notamment les détecteurs et l’optique intégrée. L’IPAG est un membre fondateur du CSUG (Centre Spatial Universitaire Grenoblois), une installation académique destinée à favoriser l’utilisation de composants miniaturisés et de nanosats dans l’espace, en tirant parti des entreprises locales à haute qualification.

L’Institut Néel est une unité de l’Institut de Physique du CNRS. Situé sur le pôle scientifique de Grenoble, il est composé de 19 équipes scientifiques de haut niveau. L’Institut Néel est classé A+ par le comité d’évaluation de l’AERES. Il possède une longue tradition de connaissances et de savoir-faire dans le domaine des très basses températures. Il est l’un des principaux partenaires de la mission spatiale Planck (ESA, lancée en 2009) pour mesurer le fond diffus cosmologique. Il mène des activités importantes et reconnues en recherche instrumentale pour l’astrophysique, avec les expériences Edelweiss et EURECA pour la détection directe de la matière noire et l’instrument NIKA pour l’IRAM. Grâce à ces développements expérimentaux originaux, l’Institut Néel a plusieurs expériences de transfert de technologie réussies vers des entreprises (Air Liquide, CryoConcept, NEXANS, ABB, etc.). Un des principaux scientifiques impliqués dans le programme LabEx est Alain Benoit. En 2002, il était le chercheur principal de l’expérience ARCHEOPS, un télescope embarqué sur un ballon pour cartographier le CMB. Financée par le CNES, elle a permis de produire la première carte du CMB à grande échelle angulaire et de valider le concept instrumental PLANCK. Il mène actuellement le développement de l’instrument NIKA, un instrument d’imagerie de nouvelle génération pour l’IRAM qui est basé sur les réseaux de détecteurs basse température MKIDs les plus récents. Alain Benoit a reçu le Prix Louis ANCEL de la Société Française de Physique en 1994 et le Prix Jean RICARD en 2003. Il est membre de l’Académie des sciences depuis 2002.

L’IMEP-LAHC créé en 2007 résulte de la fusion des anciens laboratoires IMEP et LAHC, respectivement à Grenoble INP et à l’Université de Savoie. Le laboratoire compte 200 personnes, dont 70 universitaires. L’activité du laboratoire est consacrée à l’électronique, allant de la physique des composants de base aux systèmes de télécommunication, en passant par l’optoélectronique. Dans le département d’optoélectronique, une équipe (actuellement 7 universitaires) travaille sur l’optoélectronique THz depuis 1994. L’équipe, qui a été l’un des pionniers du THz en France, a produit des résultats remarquables, principalement en spectroscopie THz dans le domaine du temps (TDS) et en échantillonnage électro-optique. Récemment, l’équipe a été partenaire de 2 projets consacrés à la conception et à la fabrication de caméras vidéo THz, à savoir TeraEye (IP, EC FP-7) et un projet industriel avec Thales ED et LETI/SLIR. Actuellement, l’équipe travaille toujours sur des détecteurs THz intelligents, comme des bolomètres avec LETI/SLIR et des nanotransistors (programme ANR France-Japon). La plupart de ces projets sont liés aux applications de sécurité et aux systèmes de télécommunication THz. La participation de l’IMEP-LAHC au projet LabEx ouvrira le projet à des applications de marché de masse et au développement dans le domaine du THz. Notre contribution se concentrera sur l’utilisation des réseaux de détecteurs de haute technologie développés pour la radio-astronomie et la recherche spatiale pour des applications communes. Pour de telles applications, l’étonnante sensibilité et la NEP de ces dispositifs ne sont pas nécessaires. Ainsi, même une version dégradée du réseau de détecteurs dépasserait le seuil de performance requis pour les applications courantes, comme l’imagerie pour la sécurité. De plus, la température de travail pourrait être portée à plusieurs K ou dizaines de K, ce qui est aujourd’hui facilement atteignable par des systèmes cryogéniques compacts et à cycle fermé, bien adaptés aux applications humaines. L’IMEP-LAHC profitera de son expérience antérieure dans le projet TeraEye, dans lequel une étude similaire a été réalisée, utilisant des détecteurs à points quantiques avec une capacité de détection de photons presque uniques, en vue de concevoir une caméra THz vidéo couleur pour les portes d’aéroport. Malheureusement, la technologie de ces détecteurs QD n’était pas suffisamment maîtrisée et cette caméra n’a pas atteint les performances attendues. Dans le présent LabEx, le savoir-faire des différents partenaires, ainsi que les différentes technologies de fabrication des détecteurs à ondes millimétriques, assureront de bonnes chances de succès. A l’IMEP-LAHC, cette participation au LabEx est importante dans le sens où elle nous permettra d’appliquer notre expérience et nos connaissances dans la science THz aux développements industriels. En tant que laboratoire académique travaillant dans le domaine de la physique appliquée, notre politique scientifique est basée sur la complémentarité entre la recherche fondamentale, la recherche appliquée et le transfert vers l’industrie. Au cours des dernières années, dans l’équipe THz, nous avons enregistré une moyenne d’un brevet par an, et deux start-ups ont été créées. La deuxième contribution de l’IMEP-LAHC au consortium LabEx sera la caractérisation précise de la réponse THz des matériaux et des dispositifs. Actuellement, nous sommes capables de mesurer l’indice de réfraction et le coefficient d’absorption des matériaux avec une précision record sur la gamme 0.1-4 THz, en utilisant différents montages THz-TDS (transmission, réflexion, polarimétrie, goniométrie, pompe et sonde...). Nous proposons pendant la durée du LabEx de construire un autre montage avec une bande passante étendue jusqu’à plusieurs dizaines de THz, c’est-à-dire couvrant à la fois les domaines IR et THz. De plus, de nouveaux dispositifs pourront être étudiés, comme un interféromètre SWIFT compact pour la gamme THz.

Le LETI (Laboratoire d’Electronique et de Technologie de l’Information) est un institut de la " Direction de la Recherche Technologique " (DRT) du CEA. Il est basé à Grenoble. Ses activités sont centrées sur les nano et microtechnologies avec des applications telles que les systèmes de télécommunication, les objets, la santé et la biologie, la photonique et l’énergie. La nanoélectronique et les microsystèmes constituent les technologies de base du LETI qui s’appuient sur une plateforme technologique de pointe de 8000 m2 avec des lignes pilotes de wafers de 200 mm et 300 mm. Cela permet de valider de nouveaux concepts jusqu’au prototypage complet. Le protocole de contamination de la salle blanche du LETI a été audité et a passé avec succès les tests de validation de plus de 10 partenaires industriels, ce qui facilite le transfert de technologies innovantes. Le budget du LETI est de 250 millions d’euros, dont 40 millions sont consacrés à l’équipement afin de soutenir la recherche technologique de pointe. Plus de 75% des recherches du LETI sont destinées à bénéficier à notre industrie et sont fortement protégées par la campagne de soutien du LETI en matière de propriété intellectuelle. Ses partenaires industriels disposent ainsi d’un avantage concurrentiel indéniable. Le portefeuille global de brevets du LETI s’élève à 1 700 familles dont 40% sont licenciées. En 2009, 283 brevets ont été déposés. Le LETI rassemble 1 700 personnes, dont 1 100 permanents du CEA et 200 détachés de l’industrie. Le LETI est le principal membre de MINATEC et, plus généralement, du pôle technologique de Grenoble basé au Polygone Scientifique et sur le campus universitaire. Le LETI forme 200 jeunes diplômés et participe, avec ses partenaires de MINATEC et de l’INSTN, à de nombreuses formations professionnelles et stages d’été. Le LETI développe ses partenariats avec ses 33 partenaires industriels au sein de laboratoires communs et d’équipes de recherche. Le budget industriel total (laboratoires communs, accords bilatéraux en R&D, revenus de licences et de services) était de 65ME en 2009. Le LETI participe activement à de nombreuses manifestations visant à élargir le marché de l’utilisation des nanotechnologies. Sa plateforme innovante, le "MINATEC IDEAs Lab" symbolise cette ouverture en incluant les nouveaux utilisateurs dans le processus de recherche des futurs usages des nanotechnologies. La mission du LETI est de fournir des résultats concernant l’utilisation industrielle à moyen et long terme des nanotechnologies ou, en d’autres termes, de "Créer l’innovation et de la transférer à l’industrie". Réparti en 6 départements différents, le LETI est actif dans les domaines de la microélectronique et des microsystèmes, de la technologie pour la biologie et la santé, de l’optoélectronique, de l’intégration de systèmes, du design et de l’informatique embarquée. Le département optronique (DOPT), où se dérouleront la plupart des actions du LabEx, développe des microtechnologies dans le domaine de l’optique et de l’optoélectronique en s’appuyant sur son expertise unique dans les matériaux alternatifs tels que les semi-conducteurs non silicium. Plus précisément, le LETI-DOPT est impliqué dans le développement de détecteurs infrarouges refroidis depuis plus de 30 ans. Cette technologie de haute performance basée sur le matériau MCT a été développée pour des systèmes d’imagerie orientés vers la défense. Au cours de ces 30 années, le LETI-DOPT a développé des composants de pointe et continue de relever les défis technologiques dans ce domaine. Les efforts qui visaient à améliorer les performances des matériaux (QE élevé, composants sans courant d’obscurité), la taille des matrices (matrices de plus de 1k x 1k, technologie flip-chip) et le circuit de lecture ont été réorientés vers de nouveaux défis :
– l’imagerie multi-spectrale (détection de 2 couleurs par pixel)
– Imagerie 3D utilisant de nouvelles fonctionnalités électroniques pour l’imagerie active (LIDAR).
– Structure de photodiode à avalanche pour la détection de photons. En plus de cette forte expertise dans les détecteurs HgCdTe, d’autres technologies d’imagerie sont développées au LETI-DOPT qui sont aujourd’hui à la pointe de l’imagerie non refroidie telles que : Système d’imagerie micro-bolométrique (imagerie LWIR non refroidie) en collaboration avec ULIS. Imagerie visible CMOS haute performance en collaboration avec STmicroelectronics. Imagerie téra-hertz et millimétrique pour les applications spatiales et de sécurité. Le LETI DOPT a participé à quelques missions spatiales en fournissant des matrices de détecteurs. Ainsi, le FPA d’Isocam, le réseau du spectromètre IR de Cassini et plus récemment le FPA du bolomètre infrarouge lointain d’Herschel pour le spectromètre IR sont quelques-uns des développements et fabrications réalisés pour des missions spatiales au LETI. Plusieurs pannes ont également été développées telles que HRTIR1 & HRTIR2 avec Astrium. Le LETI-DOPT a également été impliqué dans le projet Bepi Colombo par la démonstration de la faisabilité d’un FPA pour micro-bolomètre pour le dispositif MERTIS. Tout ce savoir-faire et cette excellence en imagerie trouveront dans le cadre du LabEx un environnement stimulant pour aider la communauté astrophysique française à maintenir sa position de leader dans l’observation de l’univers et de la terre. Le rapport annuel 2010 du LETI peut être consulté sur le lien suivant : http://www.leti.fr.

La division Astrophysique du CEA (SAp) est un département de l’Institut de recherche sur les lois fondamentales de l’Univers (Irfu) situé sur le centre CEA de Saclay. Il accueille environ 200 astrophysiciens, ingénieurs, techniciens et doctorants. La majorité du personnel du SAp se trouve dans le laboratoire d’Astrophysique, Instrumentation-Modélisation, à Paris Saclay (AIM), qui accueille également des chercheurs du CNRS et de l’Université Paris-Diderot. L’astrophysique au CEA a débuté au début des années 60 en même temps que l’avènement de la recherche spatiale en France. En effet, d’une part, le CEA avait développé une large expertise dans l’instrumentation pour la détection des rayonnements X et γ ; d’autre part, l’accès à l’espace venait d’ouvrir l’observation des rayons X et γ du cosmos, si bien que quelques pionniers du CEA proposent d’embarquer des instruments sur des fusées ; c’est le début d’un partenariat entre le CNES et le CEA qui se poursuit aujourd’hui. Un tournant majeur s’est produit dans les années 80 sous l’impulsion visionnaire de C. Cesarsky. En effet, le laboratoire s’est diversifié vers les observations spatiales IR et a déclenché le développement au LETI de nouveaux FPAs pour l’astrophysique. Le laboratoire est impliqué dans de nombreuses missions spatiales (en exploitation : SOHO, CASSINI, XMM, INTEGRAL, Herschel ; en cours de réalisation : JWST ; à l’étude : Solar Orbiter, Euclid, SVOM, Athena, ECHO, LOFT, NEAT), ainsi qu’à des instruments au sol (il dirige la caméra CFHT/MEGACAM (2003), l’instrument VLT/VISIR de l’ESO (2004), la caméra APEX/ARTEMIS (2013) et fait partie du consortium E-ELT/METIS). Les recherches actuelles au SAp portent sur le contenu énergétique de l’Univers, la structuration de l’Univers, la formation des étoiles et des planètes, l’évolution stellaire, l’étude des objets compacts, des rayons cosmiques et bénéficient de simulations numériques de pointe. Si l’Irfu n’a pas encore été évalué par l’AERES, l’excellence de SAp a été reconnue à bien des égards : 5 Grands prix européens de la recherche (4 juniors et 1 avancé), 1 médaille d’argent du CNRS, 3 prix importants de l’académie française, 20 ANRs (dont 10 principaux)). Plus de 200 articles sont publiés par an. Le CEA est un endroit idéal pour développer de nouvelles matrices planes focales pour l’astrophysique. En effet, étant donné qu’au CEA aucune différence n’est faite entre les carrières de chercheurs et d’ingénieurs, il est assez facile pour un astrophysicien de travailler sur des développements instrumentaux. De plus, le CEA est un grand centre de recherche technique avec de superbes installations technologiques. Le lien entre le LETI et la division Astrophysique du CEA s’est fait dans les années 80, et plusieurs développements communs ont été réalisés au cas par cas (ISOCAM, CIRS, PACS, ARTEMIS). Le partage des tâches est le suivant : les développements technologiques au LETI et les activités systèmes ainsi que la caractérisation scientifique à l’AIM. Le LabEx apportera plusieurs avantages clés ; il assurera un lien continu entre l’astrophysique et la technologie au CEA ; il permettra d’anticiper les besoins technologiques, à un moment où il y a un changement clé dans la façon dont les missions spatiales sont sélectionnées. En effet, dans le passé, il était possible de développer de nouveaux détecteurs en même temps que le projet lui-même ; aujourd’hui, la nécessité d’un niveau de préparation technique (TRL) élevé au moment de la sélection d’un projet impose de développer la technologie bien à l’avance. En ce sens, le LabEx arrive à point nommé. Le label sera également un élément clé pour obtenir des financements pour les développements des FPAs, qui sont coûteux. 12 personnes de l’AIM feront partie du LabEx Focus, la plupart à temps plein.

Le laboratoire AIQUIDO (AIQUIDO signifiant Analyse, Interprétation, Qualification et Intégration de Détecteurs Optiques) est en charge de l’orientation des technologies IR émergentes pour la DGA, mais a également ses propres activités de recherche concernant les détecteurs optiques du domaine spectral UV à IR. Un de nos objectifs est par exemple de comprendre le phénomène fondamental impliqué dans la détection du rayonnement IR. Ainsi, notre champ d’expertise est bien plus large que les applications de défense. Il inclut par exemple les applications astrophysiques, qui ont en commun le besoin de FPAs extrêmement performants. Depuis 1992, le laboratoire AIQUIDO a contribué à la définition de capteurs ambitieux, tels que le FPA Si:Ga du VLT (température de fonctionnement de 10K), dédié à l’observation sous très faible puissance incidente. Récemment, la même coopération a été établie pour les capteurs APD. Afin de répondre aux objectifs scientifiques des applications de défense et d’astrophysique, le laboratoire AIQUIDO a développé des bancs d’essai hors du commun pour aborder de nouveaux types de mesures. Il s’agit notamment de mesures à très basse température de fonctionnement (jusqu’à 10K), de mesures sous de très faibles puissances incidentes (telles que celles pertinentes pour les applications astrophysiques), de mesures de très faibles courants d’obscurité (jusqu’à 10 attoampères) ou de mesures de très faibles niveaux de bruit et de mesures fines des réponses spectrales et spatiales basées sur les techniques de Fourier (spectrométrie de Fourier et mesures MTF par l’utilisation de cibles auto-imageuses). Ces développements ont permis au laboratoire AIQUIDO de suivre et d’anticiper les étonnantes avancées technologiques en microélectronique qui conduisent aujourd’hui à la production de FPAs infrarouges (IRFPA’s) pour des applications de haute performance (format mégapixel, technologie bispectrale) mais aussi pour des volumes de fabrication faibles et élevés (technologie des micro-bolomètres non refroidis). L’étape suivante consiste à réduire l’optique et à la rendre compatible avec la technologie de fabrication des IRFPAs. Certaines méthodes et technologies sont explorées dans notre laboratoire pour des systèmes infrarouges performants et de petite taille (micro-caméras et micro-spectromètres). Ces développements ont conduit à une boîte à outils de micro-concepts décrits par une fonction optique (imagerie, spectrométrie ou détection de front d’onde) intégrée à l’IRFPA. La raison pour laquelle l’ONERA tient tant à participer à ce projet LabEx est le fait que les détecteurs très difficiles qui seront réalisés nous permettront de mieux comprendre les aspects fondamentaux de la détection IR. Nous pensons que notre savoir-faire nous permettra de réaliser les bancs d’essai nécessaires pour effectuer les mesures électro-optiques appropriées sur ces détecteurs et de proposer de nouvelles architectures optiques d’instruments qui exploitent toutes les capacités de ces détecteurs avancés.

L’IRAM est un institut de pointe en astronomie à ondes millimétriques dont le siège administratif et le laboratoire sont situés à Grenoble/France. L’IRAM exploite deux installations de classe mondiale, le télescope de 30 m dans le sud de l’Espagne et l’interféromètre PdB dans les Alpes françaises. L’IRAM est une collaboration entre le CNRS France, MPG Allemagne et IGN Espagne. Le groupe des dispositifs supraconducteurs de l’IRAM développe et fabrique des détecteurs supraconducteurs pour l’astronomie à ondes millimétriques et submillimétriques. L’objectif principal est de réaliser des jonctions SIS de très haute qualité pour l’application dans les mélangeurs SIS. Ces jonctions sont utilisées pour les propres observatoires de l’IRAM mais aussi pour de nombreux autres observatoires spatiaux et terrestres tels que l’Observatoire spatial Herschel, le SMA, l’APEX, le TJCM et d’autres. Dernièrement, la fabrication de dispositifs SIS pour l’ALMA a constitué une activité majeure. D’autres développements concernent les bolomètres à électrons chauds, les RF-MEMS cryogéniques et les méta-matériaux à ondes millimétriques. Ces dernières années, l’IRAM a été fortement impliqué dans le développement de réseaux de détecteurs à inductance cinétique (collaboration NIKA) avec des résultats de premier plan au niveau mondial. C’est dans ce contexte que le groupe dispositifs supraconducteurs de l’IRAM entend participer au programme LabEx FOCUS.