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Ondes scélérates optiques : granularité et inhomogénéité comme mécanismes générateurs

Stefania Résidori

à 11h en salle C. Brot

Dans les systèmes caractérisés par la présence d’un grand nombre d’ondes, des évènements géants peuvent apparaître avec une fréquence beaucoup plus élevée que celle attendue pour une dynamique aléatoire. Ces évènements rares, appelés ondes scélérates à partir de leur apparition sur la surface des océans [1], ont été récemment identifiés dans d’autres systèmes, comme l’hélium superfluide [2], l’optique [3] et les microondes [4], et font l’objet d’un débat scientifique autour de leur origine [5]. Dans le contexte de l’optique, nous venons d’identifier deux mécanismes clé : i) la granularité, c’est-à-dire, une taille minimale de chaque grain individuel de lumière, et ii) l’inhomogénéité, c’est-à-dire, le regroupement des grains de lumière en domaines séparés, chacun caractérisé par une différente intensité moyenne. Ces mécanismes sont confirmés dans deux expériences, soit une cavité optique non linéaire, soit la propagation linéaire dans une fibre multimode. Dans la première partie du séminaire je présenterai notre travail sur la cavité non linéaire, où nous avons montré l’apparition des ondes scélérates optiques comme un phénomène purement spatiotemporel, caractérisé par la génération intermittente dans l’espace et dans le temps des pics à haute intensité, ces pics montrant une distribution statistique non Gaussienne [6,7]. Puisque la granularité et l’inhomogénéité n’ont pas nécessairement besoin de non linéarité, et aussi motivé par l’observation des ondes scélérates dans un système linéaire de microondes [4], nous avons distillé le rôle de ces deux mécanismes dans une expérience d’optique linéaire en étudiant la propagation de la lumière dans une fibre en verre multimode [8]. En fin, nous montrons que le phénomène des ondes scélérates obéis une statistique temporelle de type log-Poisson.

[1] M. Onorato, A.R. Osborne, M. Serio, Phys. Rev. Lett. 96, 014503 (2006).

[2] A.N. Ganshin, et al., Phys. Rev. Lett. 101, 065303 (2008).

[3] D.R. Solli et al., Nature (London) 450, 1054 (2007).

[4] R. Höhmann, U. Kuhl, H.J. Stöckmann, L. Kaplan, E.J. Heller, Phys. Rev. Lett. 104, 093901 (2010).

[5] N. Akhmediev, E. Pelinovsky, Eur. Phys. J. Special Topics 185, 1 (2010).

[6] U. Bortolozzo, A. Montina, F.T. Arecchi, J.P. Huignard, S. Residori, Phys. Rev. Lett. 99, 023901 (2007).

[7] A. Montina, U. Bortolozzo, S. Residori, F.T. Arecchi, Phys. Rev. Lett. 103, 173901 (2009).

[8] F.T. Arecchi, U. Bortolozzo, A. Montina, S. Residori, Phys. Rev. Lett. 106, 153901 (2011).

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