Optique non linéaire statistique (P. Suret & S. Randoux)
Article mis en ligne le 9 avril 2015
dernière modification le 9 mai 2017
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Optique non linéaire statistique (P. Suret & S. Randoux)

Les travaux du groupe « Optique non linéaire statistique » s’insèrent dans l’équipe Dynamique non linéaire des systèmes optique et biologiques (DNLSOB) du laboratoire Phlam.

Nos travaux se situent à l’interface entre dynamique non linéaire et l’optique statistique : nos objets d’études sont principalement des ondes lumineuses non linéaires incohérentes. Le terme « onde incohérente » s’oppose ici à structures « cohérente » telles que celles émises par un laser dont les modes sont verrouillés en phase (mode-locked laser). De bons exemples de sources lumineuses incohérentes sont les lasers à fibre dit « continus » (Ytterbium, Erbium, Raman...). En effet, ces lasers émettent de très nombreux modes longitudinaux (typiquement de 104 à 106) et leurs puissances de sortie fluctuent de façon erratique. On peut considérer en première approximation que les modes longitudinaux émis n’ont pas de relation de phase particulière et l’échelle de temps des fluctuations est de l’ordre de l’inverse de la largeur du spectre optique (de puissance).
Nos travaux expérimentaux concernent des systèmes d’optique fibrés et peuvent de classifier en deux grandes catégories : les systèmes dissipatifs (les lasers Raman) et les systèmes hamiltoniens voire intégrable (simple propagation dans une fibre optique).

Dans le premier cas, l’onde incohérente est émise lors d’un processus où se mèlent gain (Raman), pertes (fibre et miroirs de Bragg), effet Kerr et dispersion( fibre et miroirs de Bragg). Les lasers Raman à fibre sont considérés comme des systèmes turbulents et nous étudions les mécanismes sous-jacents aux fortes variations de la puissance de sortie.
Dans le second cas, nous étudions la propagation dans une fibre optique d’ondes incohérentes qui peuvent être émises par un laser continu fortement multimode ou par une source d’émission spontanée amplifiée. Nous développons en particulier plusieurs expériences qui sont très bien décrites par l’équation de Schrödinger non linéaire à une dimension. Cette équation est intégrable et a autant de constantes du mouvement que de degrés de liberté. Néanmoins, l’évolution d’une onde incohérente (c’est à dire aléatoire) dans un tel système dispersif et non linéaire est hautement non triviale : son étude rentre dans le cadre de la turbulence intégrable.

Tant dans le cas des systèmes dissipatifs qu’hamiltoniens, nous nous intéressons à l’évolution du spectre optique et à l’évolution de l’ensemble des variables statistiques. En particulier, nous avons développé un dispositif d’échantillonnage optique permettant la mesure de la distribution de probabilité de la puissance. Ce dispositif permet de mesurer la probabilité d’occurrence d’une valeur donnée de la puissance optique au cours d’une longue série de fluctuations très rapides (de l’ordre de 250 fs).

Constitution de l’équipe :


RANDOUX Stéphane (Professeur)
SURET Pierre (Professeur)
KOUSSAIFI Rebecca (PhD, 2014-)

Quelques publications :

S. Randoux and P. Suret
« Experimental evidence of extreme value statistics in Raman fiber lasers »
Opt. Lett, 37 , 500, (2012)

F. Anquez, I. El Yazidi-Belkoura, P. Suret, S. Randoux and E. Courtade
« Cell death induced by direct laser activation of singlet oxygen at 1270 nm »
Laser Physics, 23 , Number 2, P.025601, (2013)
doi :10.1088/1054-660X/23/2/025601 http://iopscience.iop.org/1555-6611/23/2/025601x

P. Suret, P. Walczak and S. Randoux
« Transient buildup of the optical power spectrum in Raman fiber lasers »
Opt. Express, 21 , 2331, (2013)

A. Picozzi, J. Garnier, T. Hansson, P. Suret, S. Randoux, G. Millot, D.N. Christodoulides
« Optical wave turbulence : Toward a unified nonequilibrium thermodynamic formulation of statistical nonlinear opticse »
Physics Reports, (2014)

S. Randoux, P. Walczak, M. Onorato and P. Suret
« Intermittency in integrable turbulence »
Phys. Rev. Lett., 113 , 113902, (2014)

P. Walczak, S. Randoux and P. Suret
« Optical Rogue Waves in integrable turbulence »
ArXiv, (2014)



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