Generation et propagation de reseaux periodiques de solitons spatiaux dans un milieu de kerr massif

Generation and propagation of periodic arrays of spatial solitons in a bulk kerr material

• Auteur / Autrice : REGIS GRASSER
• Direction : Hervé Maillotte
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences appliquées
• Date : Soutenance en 1998
• Etablissement(s) : Besançon

Résumé

Cette these porte sur la realisation et l'etude de reseaux periodiques de solitons spatiaux, optiquement reconfigurables. Afin d'eviter les contraintes liees a l'utilisation d'une geometrie guidee planaire tout en augmentant les possibilites de parallelisme sur deux dimensions transverses pour le traitement tout-optique, nous avons choisi d'utiliser un milieu massif. De plus, l'utilisation de materiaux presentant un effet non lineaire de type kerr ideal (variation de l'indice de refraction proportionnelle a l'intensite lumineuse) permet d'atteindre des temps de commutation ultra-rapides (picoseconde) pour des longueurs d'onde eloignees des bandes d'absorption. Afin de stabiliser la propagation reputee instable dans une geometrie (2 + 1d) et un milieu de type kerr ideal, on structure finement le profil incident grace a un systeme d'interferences unidirectionnelles. Une forte diffraction controle localement la propagation dans la dimension perpendiculaire aux franges, alors que l'evolution du champ reste libre suivant l'autre dimension transverse. Les faisceaux interferents etant de grand diametre, l'instabilite de modulation decoupe chaque frange brillante en un grand nombre de pics d'intensite (plusieurs dizaines), s'alignant d'une frange a l'autre grace au fort couplage par diffraction. La structure du champ etant quasi-unidimensionnelle, ces pics evoluent vers un profil soliton pour former un reseau periodique de solitons spatiaux quasi-unidimensionnels. Un premier developpement theorique et experimental montre qu'un profil sinusoidal respire en se propageant dans un milieu de type kerr ideal. Ce comportement permet d'assimiler le systeme d'interferences a un guide d'onde planaire monomode presentant, en plus d'un effet kerr, une non linearite induite d'ordre cinq dont l'amplitude varierait de facon sinusoidale au cours de la propagation. Le reseau de solitons genere dans une telle structure presente des proprietes particulieres et interessantes. Ainsi, contrairement aux previsions classiques de l'instabilite de modulation, on obtient un verrouillage de la periode du reseau de solitons sur certains etats discrets, garants d'une grande stabilite. De plus, le reseau obtenu ne semble pas perturbe par le phenomene habituel de recurrence periodique : les solitons, une fois formes, se propagent en conservant leur profil. Une etude de faisabilite montre de plus qu'il est possible de decouper un faisceau homogene de faible intensite, puis de guider la modulation obtenue en utilisant la modification de l'indice de refraction provoquee par le reseau de solitons.