GEPI

De la conception instrumentale
à l’exploitation des observables
Accueil > Enseignement et formation > Stages > Reconstruction de cubes de données (...)

Reconstruction de cubes de données spatiales/spectrales issues de MKIDs

» lundi 1er février 2021

Proposition de stage au niveau M2.

Proposant : Shan Mignot (GEPI).

Sujet : Ce sujet de stage de niveau M2 est un préliminaire à une thèse dans le cadre du développement d’un instrument :
https://www.adum.fr/as/ed/voirproposition.pl?site=adumR&matricule_prop=33615#version

De technologie relativement récente, le détecteur MKID (Microwave Kinetics Inductance Detector) a été inventé par l’Université Caltech (USA) pour les applications astronomiques. Il s’agit d’un résonateur supraconducteur de type LC dont la fréquence de résonance est modifiée par l’absorption de photons incidents. Dans le cadre du projet ERC SPIAKID de développement d’un nouveau concept de spectro-imageur, ces MKIDs permettent d’observer pour la première fois sur un même détecteur la bande 350 nm-1,75 µm. Les MKIDs sont capables de compter individuellement les photons et de mesurer simultanément leurs énergies. Enfin, la lecture de l’ensemble des pixels d’un MKID est réalisée à très haute cadence pendant les observations générant une datation précise de leurs instants d’arrivée et un volume de données important dont il convient d’extraire l’information pertinente.

Ce stage (et la thèse à suivre) s’inscrit dans un effort de recherche instrumentale visant à établir la faisabilité du concept proposé en termes de traitement des données. La lecture des MKIDs vise à sonder leur état électrique en permanence. Une première étape consiste donc à identifier les événements d’intérêt dans un flux de données s’élevant typiquement à 48 Gb/s par ligne de lecture pour un ensemble totalisant 40 lignes. Cette étape est compliquée par le fait que les pixels sont multiplexés en fréquence, la gestion du bruit de la chaîne de lecture et la variation de la réponse du pixel à la suite de l’absorption d’un photon, ce qui permet de le détecter mais affecte aussi temporairement le comportement du pixel vis-à-vis de nouveaux photons immédiatement incidents. À partir du changement des propriétés électriques d’un pixel, une seconde étape correspond à estimer l’énergie du photon et à dater son arrivée. En une troisième étape il s’agit enfin d’intégrer les événements dans le temps pour former des images en préservant de façon adaptative l’information spectrale et temporelle en profitant de la détection individuelle des photons pour améliorer la qualité image vis-à-vis de la turbulence atmosphérique et simplifier le concept optique (dérotation du champ, correction de dispersion atmosphérique) ou suivre des événements ultra-rapides.

Nature du travail demandé

  • Instrumentation
  • Traitement de données
    Pré-requis
  • Traitement du signal et des images, logiciel, électronique, architectures de traitement
    Calendrier prévisionnel
  • Date initiale estimée : 2021-03-01
  • Durée proposée : 6 mois (préférablement)