Laser à solitons et vortex localisés

par Patrice Genevet

Thèse de doctorat en Physique

Sous la direction de Jorge Tredicce et de Stéphane Barland.

Soutenue en 2009

à Nice .


  • Résumé

    Les solitons de cavités (SCs) sont des structures spatiales localisées que l’on peut générer dans une cavité optique non-linéaire. Depuis leur découverte, de nombreuses démonstrations de principe ont été réalisées, mettant en évidence leurs utilisations pour le traitement tout optique de l’information. Néanmoins, l’implémentation de dispositifs capables de générer des solitons de cavité dans le réseau télécom reste à l’heure actuelle improbable. Une simplification mais surtout une miniaturisation, qui passe par l’invention de nouveaux dispositifs, est un objectif majeur de la recherche sur les SCs. L’objectif de cette thèse est de montrer qu’un système simple, miniaturisable, appelé Laser à solitons de cavité, permet d’obtenir ce type de structures spatiales localisées. Ce dispositif est obtenu en couplant mutuellement deux lasers de large section transverse. L’un des lasers joue le rôle d’un amplificateur alors que le second sert d’absorbant saturable fournissant le mécanisme de bistabilité. Les structures spatiales localisées obtenues sont indépendamment contrôlables à l’aide d’un faisceau dit d’écriture. La différence fondamentale entre les SCs obtenus avec un laser à SC et les SCs obtenus auparavant est due à la symétrie de phase du système laser. Cette symétrie de phase nous permet de générer des structures composites dont la phase entre les différents constituants n’est pas identique. Nous avons également observé des structures localisées circulaires possédant un défaut de phase en leur centre. Bien que prédit théoriquement, ce type de structure, appelé vortex optique localisé, n’avait jusqu’alors jamais été observé expérimentalement.

  • Titre traduit

    Soliton laser and localized vortices


  • Résumé

    In this thesis, I address the formation of localized structures in a semiconductor lasing system based on two mutually coupled micro-resonators, one playing the role of an amplifier while the second behaves as saturable absorber. I report on the generation and control of independent laser solitons which are bright intensity peaks over an homogeneous low intensity background forming in the transverse section of the laser resonator. At difference with cavity solitons generated in nonlinear cavities driven by an external beam, laser solitons form in a laser system where no external injection of an electromagnetic field is required, thus preserving the phase symmetry. I have analyzed the bifurcation diagram of laser solitons, showing how clusters form by a sequence of bifurcations where the number of peaks of the structures is progressively increased. This is the first analysis of localized structures properties and bifurcation diagram in a phase invariant optical system. Finally, I report on the experimental observation of ring-like localized structures showing a phase defect in their core. These structures have never been experimentally observed, though they have been theoretically predicted in laser with saturable absorber and called localized vortices.

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Informations

  • Détails : 1 vol. (176 p.)
  • Annexes : Bibliogr. p. 163-176. Résumés en français et en anglais

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  • Bibliothèque : Université Nice Sophia Antipolis. Service commun de la documentation. Section Sciences.
  • Non disponible pour le PEB
  • Cote : 09NICE4100
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