• Langue : Anglais
• Discipline : Milieux dilués et optique fondamentale
• Identifiant : 2019LILUR038
• Type de thèse : Doctorat
• Date de soutenance : 11/10/2019

Résumé en langue originale

Ce travail porte sur l’étude du processus d’instabilité de modulation dans les fibres optiques et notamment son étape nonlinéraire. Ce processus peut induire une dynamique complexe de couplage entre une onde de pompe et des bandes latérales avec notamment un, voire de multiples, retour à l’état initial s’il est amorcé activement. Ce phénomène est connu sous le nom de récurrences de Fermi-Pasta-Ulam-Tsingou. Dans cette thèse, nous décrivons la mise en place d’un montage expérimental se basant sur la détection hétérodyne d’un signal rétrodiffusé et une compensation active des pertes. Il permet une caractérisation distribuée rapide et non-invasive tout le long d’une fibre de l’amplitude et la phase des principales composantes spectrales d’une impulsion. En outre, nous détaillons une méthode de post-traitement qui nous permet de retrouver l’évolution du champ complexe dans le domaine temporel. Mettant en oeuvre ces outils, nous avons rapporté l’observation de deux récurrences de Fermi-Padta-Ulam-Tsingou et leur brisure de symétrie, à la fois dans les domaines fréquentiel et temporel. Suite à cela, nous avons quantitativement examiné l’influence des conditions initiales des trois ondes envoyées dans la fibre sur la position des récurrences, en comparaison avec de récentes prédictions théoriques. Finalement, nous avons étudié la dynamique de structures nonlinéraies d’ordre supérieur, à savoir les breathers du deuxième ordre.

Résumé traduit

This work deals with the investigation of the modulation instability process in optical fibres and in particular its nonlinear stage. This process can induce a complex coupling dynamic between the pump and sidebands waves, with a single or multiple returns to the initial state if it is seeded. This phenomenon is referred as Fermi-Pasta-Ulam-Tsingou recurrences. In this thesis, we describe the implementation of a novel experimental technique based on heterodyne optical time-domain reflectometry and active compensation of losses. It allows fast and non-invasive distributed characterisation along a fibre of the amplitude and phase of the main frequency components of a pulse. Furthermore, we detail a simple post-processing method which enable us to retrieve the complex field evolution in the time domain. Using these tools, we reported the observation of two Fermi-Pasta-Ulam-Tsingou recurrences and their symmetry-breaking nature, both in the frequency and time domain. Then, we quantitatively studied the influence of the initial three-wave input conditions on the recurrence positions, in regards with recent theoretical predictions. Finally, we investigated the dynamics of higher-order nonlinear structures, namely second-order breathers.