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Génération de fréquences dans les fibres optiques

Benoit Barviau

à 11h en salle C. Brot

La génération de fréquences au sein de fibres optiques est un domaine très actif. En effet, la diversité des puissances et des longueurs d’onde des lasers de pompe, couplée aux possibilités des fibres optiques standard, microstructurées, et des fibres solides à bandes interdites photoniques stimulent les communautés de la dynamique non-linéaire et de la photonique, d’un point de vue fondamental, aussi bien qu’applicatif (télécommunications, métrologie, médecine, …).

C’est dans le cadre de l’étude théorique, numérique et expérimentale de la génération de fréquences au sein des fibres optiques que s’inscrivent mes recherches.

En premier lieu, je présenterai la mise en oeuvre de l’effet Raman au sein d’une cavité en anneau afin de générer un régime impulsionnel résultant de la rotation non-linéaire et le filtrage en polarisation à la longueur d’onde Stokes. Cette étude majoritairement expérimentale a révélé la zoologie très riche des comportements impulsionnels qu’il est possible d’obtenir et a mis en exergue la grande sensibilité en polarisation et en puissance de la génération de fréquences dans ce type de cavité. J’aborderai ensuite la génération de spectres larges obtenus par injection de lasers quasi continu (de puissance kW) dans des fibres optiques microstructurées dont la conception adaptée permet d’initier un régime turbulent, pour lequel le spectre optique incohérent tend vers un état d’équilibre au fur et à mesure de la propagation. Par l’application de la théorie cinétique des ondes et la mise en équation cinétique de cette remarquable évolution du spectre, la forme analytique du spectre d’équilibre théorique peut être prédite. L’impact de l’effet Raman ainsi que de l’effet d’auto-raidissement sur ce spectre seront abordés et une étude expérimentale confirmera les prédictions analytiques et les résultats de simulations.

Je poursuivrai cet exposé par la présentation de la génération des supercontinua en régime de pompage continu, pour lequel la propagation est régie par des régimes solitoniques. Depuis quelques années, l’étude du régime temporel associé à la génération de supercontinua a révélé la présence d’impulsions intenses « rogues waves », analogues optiques des vagues scélérates océaniques. Ces impulsions intenses créent de fortes instabilités. Nous avons montré que l’utilisation de fibres solides à bandes interdites photoniques permet de réduire les instabilités sur le bord infrarouge du spectre. De même, des fibres à cristaux photoniques (air-silice) effilées nous ont permis de réduire les instabilités temporelles résultantes de la présence de ces ondes scélérates. Outre l’intérêt théorique et fondamental de la compréhension des phénomènes impliqués dans la dynamique de génération et de contrôle de ces impulsions, celles-ci représentent un frein pour les utilisations potentielles des supercontinua, je citerai les collaborations initiées avec des instituts biomédicaux.

Mots-clés

MOSAIQ