HAL Portal IOGS (nstitut d'Optique Graduate School)
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Simulation-assisted Methodology for the Design of Fiber-based Dosimeters for a Variety of Radiation Environments
No full textInternational audienceWe present a simulation-assisted methodology for the design of point or distributed fiber dosimeters exploiting the linear dependence of the infrared radiation-induced attenuation of a single-mode phosphosilicate optical fiber. We demonstrate by comparing Monte Carlo simulations and experiments at different irradiation facilities (X-rays, γ-rays, protons and atmospheric neutrons) that the sensitivity coefficient of this fiber is independent on the nature of particles and on dose rate, at least up to total ionizing doses in the order of 500 Gy. Our simulations allow us to simulate the dose deposited in the fiber core (and then the Radiation Induced Attenuation (RIA) levels) for the different classes of particles (photons, electrons, neutrons, protons and heavy ions) and for different energy ranges. From this data, and knowing the environments of targeted applications for the fiber optic dosimeters, we can discuss the different designs and achievable performance using this fiber. Examples are discussed with space applications, atmospheric balloon experiments and fusion-devoted facilities
Delving into the Explainability of Prototype-Based CNN for Biological Cell Analysis
No full textInternational audienceDeep learning for automated cell imaging analysis has become a tool of choice to process large amounts of data. But many of these methods lack explainability, slowing down their deployment for tasks such as diagnosis. We present a prototype-based framework to analyze structural changes which addresses the specific challenges of explainability in the context of cell imaging. Our method relies on classification between two distinct cell populations in a weakly supervised context where no label for individual cells is available. Our model extracts typical features from each population, representing intra-cellular structure, and provides an explanation on its classification decision by creating visualization of the local textures corresponding to the structures of interest. We show a real application where it effectively highlights a change in the organization of the actin content of the cells
High fidelity phase conjugation in a stimulated Brillouin scattering cell at 122 J
No full textInternational audienceWe demonstrate a passive and automatic correction of high-energy laser wavefront using stimulated Brillouin scattering (SBS) based phase conjugating mirror (PCM) establishing a new record in terms of input energy level of 122 J together with an extremely high reflectivity, leading to efficiencies of 99 % with both high temporal fidelity and good spatial profile conservation. For this achievement, we developed an innovative design of high-energy SBS-PCM based on high numerical aperture focusing and on the temporal shaping of the input pulse, guaranteeing good SBS initiation before the arrival of the main part of the pulse. An original approach was introduced compared to previous works where the temporal fidelity was a limitation for energy scale-up. This approach allows, for the first time in an SBS cell, perfect conservation of the input pulse temporal profile, demonstrated for several temporal pulse shapes of interest. Pulsed laser sources with nanosecond duration and energy levels above the kilojoule represent a crucial tool for a wide range of plasma and shock physics experiments. This work will unlock a crucial bottleneck by addressing the correction of the wavefront distortions due to the accumulating thermal load in these lasers and opens the way to higher repetition rate kilojoule systems
Étude numérique de la mouillabilité des surfaces traitées ettexturées par laser femtoseconde
No full textThis thesis focuses on the numerical modeling of the wettability of surfaces treated and textured by femtosecond laser, with particular emphasis on understanding the mechanisms of droplet propagation on rough or textured surfaces. The aim of this thesis is to better understand the effects of several factors, such as surface topography, defect formation, and surface oxidation, on the wettability of surfaces treated with ultrashort laser pulses.First, simulations of droplet behavior on surfaces with or without laser-induced modifications were conducted using several approaches at both macroscopic and atomistic scales. Computational Fluid Dynamics (CFD) and Molecular Dynamics (MD) were used in this thesis to reveal how droplet behavior is influenced by surface topography with characteristic submicrometric and nanometric sizes corresponding to the periods and depths of periodic surface structures typically produced in femtosecond laser experiments.The continuous hydrodynamic modeling highlighted the effects of surface topography parameters, such as period, depth, and geometry, as well as droplet impact velocity. The simulations showed that a more complex multi-periodic topography is promising for effective control of surface wettability. Additionally, a series of MD simulations provided deep insights into the molecular-level processes occurring at the water-surface interface, based on interactions between water molecules and titanium surfaces with various roughness factors. These simulations demonstrated that even minute modifications in the geometry of the nanometric relief strongly affect these interactions.Moreover, the interactions of ultrashort laser pulses with a titanium target were simulated using a two-temperature model combined with Molecular Dynamics (TTM-MD). This approach was necessary due to the absence of electron-phonon equilibrium during ultrashort laser interactions. The simulations revealed not only material melting and partial ablation but also a much longer recrystallization of the remaining material, indicating a structural transition from HCP to BCC. This transition was then shown to significantly affect wettability and early-stage oxidation processes in titanium, which were simulated using a new reactive MD approach. In this context, the growth of the oxide layer on titanium was simulated, and its role in the surface wettability state was examined.Thus, the simulations not only advanced our understanding of the wettability properties of rough surfaces but also provided several insights into the mechanisms involved in the changes to these surface functions that can be induced by the use of modern ultrashort laser systems.Cette thèse se concentre sur la modélisation numérique de la mouillabilité des surfaces traitées et texturées par laser femtoseconde, en mettant particulièrement l'accent sur la compréhension des mécanismes de la propagation des gouttelettes sur des surfaces rugueuses ou texturées. L'objectif de cette thèse est de mieux comprendre les effets de plusieurs facteurs, tels que le relief de surface, la formation de défauts et l'oxydation de surface, sur la mouillabilité des surfaces traitées par laser ultra-court.Tout d'abord, des simulations du comportement des gouttelettes sur des surfaces avec ou sans modifications induites par laser ont été réalisées en utilisant plusieurs approches à la fois à l'échelle macroscopique et atomistique. Ainsi, la dynamique des fluides numérique ("computational fluid dynamics", ou CFD) et la dynamique moléculaire atomistique (MD) ont été utilisées dans cette thèse révélant comment le comportement des gouttelettes est influencé par les reliefs de surface ayant des tailles caractéristiques submicrométriques et nanométriques correspondant aux périodes et profondeurs des structures périodiques de surface produites dans les expériences typiques par laser femtoseconde.La modélisation hydrodynamique continue a mis en évidence les effets des paramètres de relief de surface, tels que la période, la profondeur et la géométrie, ainsi que la vitesse d'impact des gouttelettes. Les simulations réalisées ont ensuite démontré qu'un relief multi-périodique plus complexe est prometteur pour un contrôle efficace de la mouillabilité de surface. De plus, une série de simulations MD a fourni des insights approfondis sur les processus au niveau moléculaire se déroulant à l'interface eau-surface, basés sur les interactions entre les molécules d'eau et les surfaces de titane avec divers facteurs de rugosité, démontrant que même de minuscules modifications de la géométrie du relief nanométrique affectent fortement ces interactions. De plus, les interactions des impulsions laser ultra-courtes avec une cible en titane ont été simulées en utilisant un modèle de température à deux températures et un modèle de dynamique moléculaire (TTM-MD) combinés. Cette approche est nécessaire en raison de l'absence d'équilibre électron-phonon lors des interactions au laser ultra-court. Les simulations réalisées ont révélé non seulement une fusion du matériau et une ablation partielle, mais aussi une recristallisation beaucoup plus longue du matériau restant, indiquant une transition structurelle de HCP à BCC. Cette transition a ensuite été démontrée pour affecter significativement la mouillabilité et les processus d'oxydation précoce dans le titane, simulés ici en utilisant une nouvelle approche MD réactive. Ici, la croissance de la couche d'oxyde sur le titane a été simulée et son rôle dans l'état de mouillage de surface a été examiné.Ainsi, les simulations réalisées ont non seulement fait progresser notre compréhension des propriétés de mouillabilité des surfaces rugueuses, mais ont également offert plusieurs perspectives sur les mécanismes mis en jeu lors des changements de ces fonctions de surface pouvant être induits par l'utilisation de systèmes laser ultracourts modernes.</p
Power and Frequency Intrinsic Channels on gem5
No full textInternational audienceRecent works have highlighted the vulnerability of System-on-a-Chip (SoC) platforms against intrinsic channels attacks. In this threat model, an adversary can leverage vulnerabilities in the SoC’s firmware, the operating system, or the design tools to gain access to shared resources in the platform and transfer data covertly. Given the diversity of attack avenues and the constant evolution of heterogeneous SoCs, it is not practical to study these attacks using conventional approaches. To address this issue, we propose to employ gem5 in the study of power and frequency intrinsic channels. Our work studies heterogeneous SoCs which feature a processor system and an FPGA. We employ the full system simulation of gem5 to emulate a reference physical device. We then describe the emulation of different intrinsic channels which leverage the clock tree and power distribution network of the SoC to transfer data covertly. Our findings demonstrate that gem5 can accurately replicate the logical behavior of power and frequency intrinsic channels
Éteindre votre composant électronique ne le protège pas !
No full textInternational audienceLes attaques physiques, et notamment les attaques par injection de fautes, constituent une menace importante pour la sécurité des systèmes embarqués. Parmi les moyens d’injection de fautes, le laser présente l’avantage significatif d’être extrêmement précis spatialement et temporellement. De nombreuses études ont examiné l’utilisation des lasers pour injecter des fautes dans une cible en cours de fonctionnement. Cependant, la haute précision de l’injection de fautes par laser s’accompagne d’exigences concernant la connaissance de l’implémentation et du temps d’exécution du code victime. Dans ces travaux, nous démontrons expérimentalement qu’il est également possible d’effectuer une injection de fautes par laser sur un composant non alimenté. Plus précisément, nous avons ciblé la mémoire non volatile Flash d’un microcontrôleur 32 bits. L’avantage de cette nouvelle méthode d’attaque est qu’elle ne nécessite aucune synchronisation entre la victime et l’attaquant. Ainsi il est désormais possible d’attaquer un algorithme cryptographique sans avoir d’accès physique au circuit pendant son exécution. Nous fournissons une caractérisation expérimentale de ce phénomène avec une description du modèle de faute du niveau physique jusqu’au niveau logiciel. Enfin, nous avons appliqué ces résultats pour effectuer une analyse de fautes persistantes (PFA) sur un AES 128 bits avec un modèle d’attaquant particulièrement réaliste qui renforce l’intérêt de la PFA
Comments on “PolMERLIN: Self-Supervised Polarimetric Complex SAR Image Despeckling With Masked Networks”
No full textInternational audienceA self-supervised despeckling approach based on the decomposition of single-look complex SAR images into their real and imaginary components has recently been introduced under the name MERLIN. At its core is the observation that, under Goodman's fully developed speckle model, the real and imaginary parts of single-channel SAR images are independent and identically distributed. The paper commented here, PolMER-LIN, proposes an extension to multi-channel SAR images such as polarimetric SAR (PolSAR) images. This extension is based on the independence between real and imaginary parts of PolSAR images, but this independence generally does not hold, as shown here.</div
Backward wave optical parametric oscillator (BWOPO) numerical model based on finite differences for frequency transfer and conversion efficiency studies
No full textInternational audienceWe present 1D and 3D cylindrical symmetry numerical models of the BWOPO. While 1D modeling is sufficient to retrieve most of the spectral properties, 3D modeling is required for quantitative studies of the conversion efficiency
DOCUMENT DE SÉCURITÉ PERSONNALISABLE ET SES PROCÉDÉS DE FABRICATION ET DEPERSONNALISATION
No full textRoadmap on photonic metasurfaces
No full textInternational audienceHere we present a roadmap on Photonic metasurfaces. This document consists of a number of perspective articles on different applications, challenge areas or technologies underlying photonic metasurfaces. Each perspective will introduce the topic, present a state of the art as well as give an insight into the future direction of the subfield