Note ABES Nonlinear evolution of soliton gases in optical, electrical, and hydrodynamic systems Évolution non-linéaire de gaz de solitons dans des systèmes optiques, électriques et hydrodynamique Gaz de solitons Turbulence intégrable Brisure d'intégrabilité Optique Transformée de diffusion inverse Soliton Gas Integrable Turbulence Integrability Breaking Optics Inverse Scattering Transform Solitons Systèmes intégrables Optique non linéaire Systèmes non linéaires Problème inverse de diffusion Équations aux dérivées partielles non linéaires Les solitons sont des paquets d'ondes non linéaires stables et localisés qui émergent dans des systèmes intégrables à partir d'un équilibre entre non-linéarité et dispersion. Lorsque de grands ensembles de solitons interagissent dans des configurations aléatoires, ils forment ce que l'on appelle un gaz de solitons, un système non linéaire dont la dynamique nécessite un traitement statistique. Bien que le cadre théorique des gaz de solitons ait été largement développé sous l'hypothèse d'intégrabilité, de nombreux systèmes physiques présentent de faibles perturbations qui brisent cette condition. L'impact de telles déviations sur les propriétés spectrales et statistiques des gaz de solitons reste mal compris. Dans cette thèse, nous étudions expérimentalement la dynamique de gaz de solitons denses au sein de trois plateformes physiques distinctes : un grand canal à houle en eau profonde régi par l'équation de Schrödinger non linéaire focalisante, une ligne de transmission électrique non linéaire modélisée par une équation de KdV dissipative, et une boucle de recirculation fibrée décrite par une NLSE focalisante perturbée. Chaque système constitue un cadre permettant d'explorer les effets de faibles brisures d'intégrabilité, telles que les pertes, la diffusion ou du gain optique. Nos résultats mettent en évidence les limites des théories cinétiques ou hydrodynamiques existantes dans les régimes faiblement non intégrables, et soulignent la nécessité de nouveaux cadres capables de décrire le couplage soliton-radiations, les réorganisations spectrales et les évolutions non isospectrales. Solitons are stable, localized nonlinear wave packets that emerge in integrable systems from a balance between nonlinearity and dispersion. When large ensembles of solitons interact in random configurations, they form what is known as a soliton gas, a many-body nonlinear wave system whose dynamics call for a statistical treatment. While the theoretical framework for soliton gases has been extensively developed under the assumption of integrability, many physical systems exhibit weak perturbations that break this condition. The impact of such deviations on the spectral and statistical properties of soliton gases remains poorly understood. In this thesis, we experimentally investigate the dynamics of dense soliton gases in three distinct physical platforms: a large deep-water wave tank governed by the focusing nonlinear Schrödinger equation, a nonlinear electrical transmission line modeled by a dissipative KdV equation, and a recirculating optical fiber loop described by a perturbed focusing NLSE. Each system provides a setting to explore the effect of weak integrability breaking, such as damping, diffusion, or optical gain. Our results highlight the limitations of existing kinetic or hydrodynamic theories in weakly non-integrable regimes and point to the need for new frameworks capable of capturing soliton-radiation coupling, spectral reshaping, and non-isospectral evolution. Electronic Thesis or Dissertation Text en PDF 24878072 https://pepite-depot.univ-lille.fr/LIBRE/EDSMRE/2025/2025ULILR030.pdf http://www.theses.fr/2025ULILR030/abes https://theses.hal.science/tel-05466985 https://theses.hal.science/tel-05466985 https://theses.hal.science/tel-05466985 Fache Loïc Fache 1999-07-03 FR 29315838X https://theses.fr/2025ULILR030 2025ULILR030 https://doi.org/10.70675/15f0453bz1631z4fcdz9800zf03368bd9771 2025-10-09 Milieux dilués et optique fondamentale Université de Lille (2022-....) 259265152 Doctorat Docteur es non oui Randoux Stéphane MADS_DIRECTEUR_DE_THESE_1 120129396 Focsa Cristian MADS_PRESIDENT_DU_JURY 088008932 Bonnefoy Felicien MADS_MEMBRE_DU_JURY_1 098183230 El Gennady MADS_MEMBRE_DU_JURY_2 231192134 Pavloff Nicolas MADS_RAPPORTEUR_1 109971434 Bouchoule Isabelle MADS_RAPPORTEUR_2 05079308X École doctorale Sciences de la matière, du rayonnement et de l'environnement (Lille ; 1992-....) MADS_ECOLE_DOCTORALE_1 148937330 Laboratoire de Physique des Lasers, Atomes et Molécules (PhLAM) MADS_PARTENAIRE_DE_RECHERCHE_1 43887 161618847 Agence nationale de la recherche (France ; 2005-....) MADS_PARTENAIRE_DE_RECHERCHE_2 121892174 ddc:530 Randoux Stéphane Focsa Cristian Bonnefoy Felicien El Gennady Pavloff Nicolas Bouchoule Isabelle École doctorale Sciences de la matière, du rayonnement et de l'environnement (Lille ; 1992-....) Laboratoire de Physique des Lasers, Atomes et Molécules (PhLAM) Agence nationale de la recherche (France ; 2005-....) PDF 24878072