Philippe ROUX

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Résumé de mon travail de recherche

Je suis un physicien expérimentateur possédant une solide formation dans le domaine de la propagation des ondes acousto-élastiques aussi bien à l’échelle ultrasonore du domaine médical (mm) qu’à l’échelle de l’acoustique sous-marine (km) ou de la géophysique (centaine de kms). Mon parcours scientifique s’est construit au gré de plusieurs mutations géographiques qui furent autant de mutations thématiques.

Pendant ma thèse au Laboratoire Ondes et Acoustique (sous la houlette de Mathias Fink, 1994-1997), j’ai travaillé via des manips de laboratoire sur le concept de retournement temporel et sur ses applications, d’une part à la propagation dans les guides d’ondes ultrasonores, et d’autre part à l’interaction entre une onde acoustique et un filament de vorticité.

Par la suite, j’ai poursuivi ma jeune carrière de chercheur par deux séjours au Scripps Institute of Oceanography (San Diego, Californie), de sept. 1997 à déc. 1998 en post-doc et de janv. 2002 à juillet 2005 lors d’un détachement du CNRS. Durant mon premier séjour, j’ai approfondi mes connaissances théoriques et numériques en acoustique sous-marine. Encadré par W.A. Kuperman, je me suis confronté pour la première fois à l’analyse de données océaniques en participant à une expérience en mer. Lors du second séjour, j’ai créé et développé le laboratoire d’acoustique ultrasonore au sein du Scripps Inst. of Oceanography où j’obtins un poste de chercheur associé en Janv. 2004 (tenured position). Ma recherche s’orienta alors vers la cohérence spatio-temporelle du bruit ambiant en acoustique sous-marine et en géophysique. Malgré une grande implication dans les expériences de laboratoire, j’ai passé là-bas plus de trois mois en mer sur trois expériences successives de retournement temporel dans les guides d’onde océaniques (2003, 2004 et 2005) en collaboration avec le NATO Undersea Saclant Center (La Spezia, Italie).

Entre ces deux séjours, fraichement recruté au CNRS (section 5 : physique de la matière condensée), j’ai continué à Paris (LOA, devenu maintenant l’Institut Langevin) ma recherche sur la cohérence du champ acoustique en insistant sur la propagation d’ondes dans les cavités fortement réverbérantes (Jan. 1999-Déc. 2001). Financé par une ACI jeune chercheur, j’ai travaillé durant cette période sur le concept de résonateur acoustique en concevant un « bazooka à retournement temporel » capable de générer des ondes de chocs de très forte amplitude avec quelques transducteurs connectés à une électronique basse-puissance.

Depuis juillet 2005, nous nous sommes définitivement réinstallés en France à Grenoble où j’ai créé l’équipe d’acoustique expérimentale au sein du LGIT (aujourd’hui Institut des Sciences de la Terre) grâce à une Chaire d’Excellence Junior ANR. Les interactions restent fortes avec San Diego où j’effectue un ou deux séjours par an (un mois en juillet 2013, par exemple). Avec Michel Campillo comme proche collaborateur, mes thèmes de recherche s’orientent naturellement vers la sismologie et la géophysique. Mes travaux en géophysique portent sur l’utilisation du bruit ambiant pour l’imagerie et la surveillance des enveloppes de la surface terrestre sur des distances de propagation allant d’une dizaine de mètres à un millier de kilomètres. Les objets géologiques tels que les zones de faille, les volcans ou les glaciers font partie de mes objets d’étude quotidiens.
En 2018, nous avons réalisé un essai d’imagerie à haute résolution sur le glacier d’Argentière dans les Alpes françaises, le projet RESOLVE (https://resolve.osug.fr/), où nous avons utilisé un réseau sismique dense de 100 instruments sismiques de nouvelle génération pour surveiller le glacier avec une résolution spatio-temporelle inégalée.

Cependant, en dehors de la géophysique, je reste fondamentalement attaché à la physique expérimentale et à la physique des ondes dans les milieux complexes comme en témoignent mes derniers travaux sur les méta-matériaux. Par exemple, j’ai récemment coordonné (1) le projet ANR METAFORET (2016-2021, https://metaforet.osug.fr/) qui pose la question du comportement d’une forêt dense sur les ondes de surface, les arbres jouant le rôle surprenant de résonateurs couplés pour les ondes sismiques et (2) le projet ECHOFISH (2018-2023, https://echofish.osug.fr/) qui vise à étudier la diffusion multiple d’ondes ultrasonores par des bancs denses de poissons.

Pour finir ce résumé par quelques points saillants, j’ai été nommé « Fellow » de l’Acoustical Society of America en novembre 2004. Je fus promu Directeur de Recherche au CNRS en octobre 2009 puis DR1 en 2016. J’ai bénéficié de la Prime d’Excellence Scientifique de 2010 à 2013. J’ai été récompensé par la Medwin Prize in Acoustical Oceanography attribuée par l’Acoustical Society of America (ASA) en juin 2013. Entre 2012 et 2017, j’ai dirigé l’équipe Ondes au sein d’ISTerre (55 personnes dont 17 chercheurs permanents et 7 ingénieurs/techniciens). J’ai été membre de la commission 18 du comité national du CNRS (2016-2021) après avoir été membre de la commission CGRA1 de l’Institut pour le Recherche et le développement (IRD) de 2010 à 2014. Enfin, je suis depuis janvier 2020 le directeur d’ISTerre ( 300 personnes dont 160 permanents) pour les cinq années à venir …

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Summary of Philippe Roux’s Research Activity

I am an experimental physicist with a solid background in the field of acousto-elastic wave propagation at various scales : the ultrasonic scale of the medical field (mm) as well as at the acoustic scale of underwater acoustics (km) or the larger scale of seismology and geophysics (100 km). My scientific career was built according to several geographical mutations, which happened to be thematic mutations.

During my thesis at the Waves and Acoustics Laboratory (under the supervision of Mathias Fink, 1994-1997), I worked on laboratory mexperiments on the concept of time reversal and its applications, on the one hand to propagation in ultrasonic waveguides, and on the other hand to the interaction between an acoustic wave and a vortex filament.

Afterwards, I pursued my young research career with two stays at the Scripps Institute of Oceanography (San Diego, California), from September 1997 to December 1998 in post-doc and from January 2002 to July 2005 during a secondment from CNRS. During my first stay, I deepened my theoretical and digital knowledge of underwater acoustics. Under the supervision of W.A. Kuperman, I was confronted for the first time with the analysis of ocean data and I actively by participated to an experiment at sea. During the second stay, I created and developed the Acoustic Laboratory at the Scripps Inst. of Oceanography where I obtained an associate research position in January 2004 (tenured position). My research then focused towards the spatio-temporal coherence of ambient noise in underwater acoustics and geophysics. Despite a strong involvement in laboratory experiments, I spent more than three months at sea there on three successive time reversal experiments in ocean waveguides (2003, 2004 and 2005) in collaboration with the NATO Undersea Saclant Center (La Spezia, Italy).

Between these two stays, recently recruited at the CNRS (section 5 : physics of condensed matter), I continued my research in Paris (LOA, now the Langevin Institute) on the coherence of the acoustic field with a particular focus on the propagation of waves in highly reverberant cavities (Jan. 1999-Dec. 2001). Funded by a young ACI researcher, I worked during this period on the concept of acoustic resonator by designing a "time reversal bazooka" capable of generating very high amplitude shock waves with a few transducers connected to a low-power electronics.

Since July 2005, we moved back to France for good in Grenoble where I created the experimental acoustics team within the LGIT (now the Institute of Earth Sciences) thanks to an ANR Junior Chair of Excellence. Interactions remain strong with San Diego where I make one or two stays per year (one month in July 2013, for example). With Michel Campillo as a close collaborator, my research themes are naturally oriented towards seismology and geophysics. My work in geophysics is related to the use of ambient noise for imaging and monitoring of the earth’s surface envelopes over propagation distances ranging from ten meters to a thousand kilometers. Geological objects such as fault zones, volcanoes or glaciers are part of my daily study objects. In 2018, we performed a high-resolution imaging expriment on the Argentiere Glacier in the French Alps , the RESOLVE project (https://resolve.osug.fr/), where we used a dense seismic network of 100 new-generation seismic instruments to monitor a glacier with unrivalled spatio-temporal resolution.

However, apart from geophysics, I remain fundamentally attached to experimental physics and to the physics of waves in complex media as shown by my latest work on meta-materials. For example, I recently coordinated (1) the ANR METAFORET project (2016-2021, https://metaforet.osug.fr/) which raises the question of the behaviour of a dense forest on surface waves, with trees playing the surprising role of coupled resonators for seismic waves and (2) the ECHOFISH project (2018-2023, https://echofish.osug.fr/) which aims to study the multiple scattering of ultrasonic waves by dense schools of fish.

To conclude this summary with a few highlights, I was named a Fellow of the Acoustical Society of America in November 2004. I was promoted to Research Director (DR2) at the CNRS in October 2009 and then DR1 in 2016. I received the Scientific Excellence Award from 2010 to 2013. I was awarded the Medwin Prize in Acoustical Oceanography by the Acoustical Society of America (ASA) in June 2013. Between 2012 and 2017, I headed the Ondes team at ISTerre (55 people including 17 permanent researchers and 7 engineers/technicians). I was a member of Commission 18 of the CNRS National Committee (2016-2021) after having been a member of the CGRA1 Commission of the Institute for Research and Development (IRD) from 2010 to 2014. Finally, I am the current director of ISTerre ( 3000 people including 160 staff) for the next five years starting ...