Solitons optiques spatiaux en milieu quadratique : expériences en régime d'impulsions courtes à 1,5 (mu)mètres et applications au traitement ultrarapide de données optiques

par Paul-Henri Pioger

Thèse de doctorat en Électronique des hautes fréquences et optoélectronique. Optique

Sous la direction de Alain Barthélémy et de Costantino De Angelis.

Soutenue en 2004

à Limoges en cotutelle avec Brescia (Italie) , en partenariat avec Université de Limoges. Faculté des sciences et techniques (autre partenaire) .

mots clés

• Solitons
• Optique non linéaire
• Niobate de lithium

Résumé

Les travaux reportés dans ce manuscrit de thèse portent sur l’étude expérimentale et numérique de la propagation de faisceaux autoguidés à 1,5µm (solitons) dans un milieu non linéaire quadratique, basée sur le piégeage spatio temporelle des deux ondes se propageant dans le milieu : l’onde fondamentale et l’onde au second harmonique. L’originalité de ces recherches est de démontrer, pour la première fois, que la propagation de faisceaux solitons est possible malgré une forte Différence de Vitesse de Groupe entre ces ondes. L’utilisation de guides de niobate de lithium particuliers (PPLN) a permis d’obtenir un seuil d’éclairement le plus bas jamais obtenu pour l’excitation d’un soliton quadratique. Un système de commutation spatiale a alors été réaliser, fonctionnant à un débit de 125Gb/s. Des effets de déflexion et réflexion d’un faisceau soliton ont également été démontrées sur l’interface entre la structure guidante et le substrat, sans variation de l’indice de réfraction linéaire

Titre traduit

Quadratic spatial solitons : experiments in short pulses regime at 1.5 micrometre and applications for ultrafast data processing

Résumé

The goal of this work is the numerical and experimental study of Quadratic Spatial Solitons at 1. 5 µm in a nonlinear media, based on the mutual trapping (spatially and temporally) of the beams at the fundamental frequency and at the second harmonic frequency. The originality of these researches is to demonstrate, for the first time to my knowledge, the self trapped propagation in spite of an important Group Velocity Mismatch. The Périodically Poled Lithium Niobate (PPLN) planar waveguide used in experiments allows to excite a quadratic self trapped beam for the lowest intensity threshold known. Based on the soliton propagation, the interaction of two beams in a non colinear geometry leads to operate a spatial switching at 125Gb/s. I also present experimental results about the soliton emission and the soliton reflection in a engineered PPLN structures in a linearly homogenous medium