• Langue : Français
• Discipline : Laser, Molécules et Rayonnement atmosphérique
• Identifiant : 2013LIL10195
• Type de thèse : Doctorat
• Date de soutenance : 14/06/2013

Résumé en langue originale

Dans le contexte de la propagation d’impulsions dans une fibre optique en régime de pompage proche du zéro de dispersion, les effets de la diffusion Raman stimulée et de la dispersion d’ordre trois (TOD) deviennent comparables à celui de la dispersion de la vitesse de groupe. Ainsi, la prise en compte de ces effets dans le modèle mathématique devient indispensable pour une description complète de la dynamique de propagation des impulsions dans les systèmes fibrés. Ces termes brisent la symétrie d’inversion en temps du système en induisant un comportement convectif pour lequel une nouvelle dynamique très riche est observée. Les travaux de recherche menés au cours de cette thèse ont portés sur une étude analytique et numérique de l’effet de la TOD et/ou de la diffusion Raman stimulée sur l’instabilité modulationnelle (MI) dans trois systèmes fibrés. Les deux premières parties de cette thèse sont consacrées à l’étude de la fibre optique en propagation libre et de la cavité fibrée. Dans le cadre de l’analyse de stabilité linéaire standard, nous montrons que l’effet Raman et la TOD induisent, chacun de son coté, une dérive de l’ensemble d’un paquet d’ondes dans le domaine temporel qui se traduit par une asymétrie dans le spectre. De plus, ils rendent l’évolution des fronts montant et descendant d’un paquet d’ondes asymétrique et par conséquent, font apparaitre un domaine d’instabilité convective dans la cavité fibrée. L’étude de l’instabilité secondaire dans la cavité montre que la TOD engendre des domaines d’instabilité convective et absolue de la solution modulée existée au-dessus du seuil d’instabilité. Pour finir, nous effectuons une étude de la MI en régime de dispersion normale avec une perturbation sous forme Gaussienne en présence de la TOD dans une fibre biréfringente. Nous montrons que celle-ci rend asymétrique le profil de la perturbation et génère des oscillations d’Airy conduisant à un "chirp" non linéaire en fréquence. De plus, l’interaction entre la TOD et la MI permet le contrôle de l’étalement de l’impulsion au cours de sa propagation.

Résumé traduit

In the context of pulse propagation through an optical fiber system pumped near the zero dispersion wavelength, the effects of the third-order dispersion (TOD) and higher-order terms (stimulated Raman scattering) become comparable to that of the group velocity dispersion. Thus, these terms must be taken into account in the mathematical model in order to fulfill the description of pulse propagation in optical fiber systems. These terms break time reversal symmetry of the system inducing a convective behavior where a new and very rich dynamic is observed. In this thesis, we are interested in studying analytically and numerically the impact of the TOD and/or stimulated Raman scattering on the modulation instability (MI) in three optical fiber systems. In the first and second parts, we consider the free propagation and the ring cavity dynamics, respectively. The standard linear stability analysis shows that both Raman and TOD effects induce a drift of the wave packets in the time domain resulting in an asymmetric spectrum. In addition, the leading and trailing edges of wave packets present asymmetric behavior, allowing the possibility to generate a convective instability region in the ring cavity. Furthermore, the study of the secondary instability in the cavity shows that the TOD can also induce convective and absolute regimes sustained by the MI. In the last part, we consider theoretically the MI in a normal dispersion birefringent fiber in the presence of TOD. In this case, we show that a Gaussian shape perturbation gives rise to an asymmetric pulse displaying Airy oscillations. Consequently, the output spectrum present a nonlinear frequency chirp. More importantly, the interaction between the TOD and the MI permits the control of the pulse spreading during its propagation.