Solitons spaciaux : contribution à l'étude de propagation non linéaire

par Vincent Boucher

Thèse de doctorat en Physique

Sous la direction de Xuan Nguyen Phu.

Soutenue en 2001

à Angers .


  • Résumé

    Depuis la première observation des solitons optiques spatiaux dans un guide plan rempli d'un liquide organique de type Kerr, différents autres types de solitons spatiaux ont été observés dans les milieux du 2nd ordre (soliton fondamental et soliton second harmonique), et dans les milieux photoréfractifs. Récemment, les tentatives pour créer des solitons spacio-temporels dits balle de lumière ont été publiées (X. LIU et al. Phys. Rev. Lett. 85,1871-4, 2000). L'enjeu de ces solitons est énorme dans les applications comme la commutation ultra-rapide, le contrôle des trajectoires de faisceaux ou le transport et traitement de l'information. Malgré la nécessité d'une puissance lumineuse élevée, la commutation par l'effet Kerr est la plus rapide. Il subsiste néanmoins un sérieux problème de stabilité de propagation dans de tels milieux. Notre contribution concerne le problème de stabilité de propagation dans les milieux de type Kerr en particulier dans les guides plans. Après avoir décrit, par la méthode du Lagrangien, l'instabilité chronique de la propagation (3D) dans un mileu ayant une non-linéarité cubique (ce qui nous a permis de souligner la non uniformité du champ de polarisation, caractéristique des faisceaux gaussiens, confirmée par les mesures expérimentales), nous avons montré toujours par la même méthode la possibilité d'obtenir des solitons spatio-temporels en introduisant une non-linéarité du 5ème ordre négative. Ce travail est purement théorique faute d'avoir pu disposer de matériaux optiquement utilisables ayant cette dernière propriété. La suite de l'étude consiste à examiner la propagation non linéaire dans un guide plan rempli de liquides organiques de type Kerr présentant les effets de diffusion stimulée Rayleigh d'ailes et diffusion stimulée Raman. Ce travail a montré que dans certains milieux les diffusions stimulées peuvent contribuer à stabiliser la propagation de l'onde laser et dans d'autres cas des solitons spaciaux multicolores peuvent être obtenus. Pour tenter d'expliquer ces propagations couplées, la théorie multi-échelles de la propagation dans un guide plan est mise en œuvre conduisant à des équations de Schrödinger non linéaires couplées dont la résolution confirme les observations expérimentales.


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Informations

  • Détails : 175 f.
  • Notes : Publication autorisée par le jury
  • Annexes : Bibliogr. f. 37-41, 81-84, 159-160

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