Vector optical spatial solitons and their interactions
Les solitons optiques spatiaux vectoriels et leurs interactions
Résumé
Nowadays, data are mainly processed through electronic systems but their transfer has been ensured by optical transmission lines for many years. Indeed, optical fiber communications are the only way to get a bandwidth wide enough to fulfil the continuous growth of transmission rates. However, all-optical signal processing devices can rarely reach the flexibility of electronic ones. Recent research in optics opens new ways to handle this problem, thanks to self-guided waveguides: the solitons. They may be the first step towards compact all-optical and reconfigurable devices able to replace electronics in signal processing. Stability of these beams results from the compensation of diffraction by self-focusing induced by the nonlinearity of the propagation medium. They propagate conserving theur shape and can be considered as data channel which can be inserted in photonic devices in communication networks.
This thesis is aimed at theoretically and experimentally studying a new family of solitons : vector solitons. They consist in the copropagation of several polarization components, mutually trapped in a nonlinear medium. To understand how these multicomponents solitons can exist, one can consider a multimode waveguide where these modes are photoinduced through soliton effect. When several of these modes propagate simultaneously, one of them can act as an effective guide for the higher order ones, generating a multicomponent soliton. In this work, we focused on the study of several members of this new family and on their stability. We will observe their spatial and polarization dynamics in a planar waveguide.
This thesis is aimed at theoretically and experimentally studying a new family of solitons : vector solitons. They consist in the copropagation of several polarization components, mutually trapped in a nonlinear medium. To understand how these multicomponents solitons can exist, one can consider a multimode waveguide where these modes are photoinduced through soliton effect. When several of these modes propagate simultaneously, one of them can act as an effective guide for the higher order ones, generating a multicomponent soliton. In this work, we focused on the study of several members of this new family and on their stability. We will observe their spatial and polarization dynamics in a planar waveguide.
Si les flux de données actuellement échangés sont traités par les systèmes électroniques, ils transitent depuis plusieurs années par des lignes de transmission optique. Elles présentent seules une bande passante répondant à la croissance des taux de transmission. En revanche, les applications de traitement tout-optique du signal ne parviennent pas à rivaliser avec les systèmes électroniques. Les recherches récentes en optique laissent à penser que l'utilisation des faisceaux solitons comme guides photo-induits permettra à des dispositifs tout-optiques d'effectuer les opérations dévolues à l'électronique. La stabilité de ces solitons résulte de l'équilibre entre diffraction et auto-focalisation causée par la non-linéarité du milieu qu'ils traversent. Se propageant sans déformation, ils peuvent être considérés comme des canaux porteurs d'information. De tels dispositifs pourraient assurer les interconnexions dans les réseaux de communication.
L'objectif de cette thèse est d'étudier théoriquement et expérimentalement une nouvelle classe de solitons, les solitons vectoriels, qui consitent en la superposition d'enveloppes de polarisations distinctes mutuellement piégées. Pour comprendre l'existence de ces solitons à composantes multiples, il suffit d'imaginer un guide supportant plusieurs modes photo-induits par effet soliton. Lorsque plusieurs modes se propagent simultanément, un d'eux peut jouer le rôle de guide d'onde effectif pour d'autres modes supérieurs et former un soliton multicomposante. Dans notre travail, nous étudierons différents membres de cette famille ainsi que leur stabilité. Nous analyserons leurs dynamiques dans un guide planaire non linéaire.
L'objectif de cette thèse est d'étudier théoriquement et expérimentalement une nouvelle classe de solitons, les solitons vectoriels, qui consitent en la superposition d'enveloppes de polarisations distinctes mutuellement piégées. Pour comprendre l'existence de ces solitons à composantes multiples, il suffit d'imaginer un guide supportant plusieurs modes photo-induits par effet soliton. Lorsque plusieurs modes se propagent simultanément, un d'eux peut jouer le rôle de guide d'onde effectif pour d'autres modes supérieurs et former un soliton multicomposante. Dans notre travail, nous étudierons différents membres de cette famille ainsi que leur stabilité. Nous analyserons leurs dynamiques dans un guide planaire non linéaire.
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