Propagation of spatiotemporal solitons in dissipative media

Propagation des solitons spatio-temporels dans les milieux dissipatifs

Aladji Kamagaté Kamagate (1)

1 ICB - Laboratoire Interdisciplinaire Carnot de Bourgogne

This thesis presents a semi-analytical approach for the search of (3+1)D spatio-temporal soliton solutions of the complex cubic-quintic Ginzburg-Landau equation (GL3D).We use a semi-analytical method called collective coordinate approach, to obtain an approximate profile of the unknown pulse field. This ansatz function is chosen to be a function of a finite number of parameters describing the light pulse.By applying this collective corrdinate procedure to the GL3D equation, we obtain a system of variational equations which give the evolution of the light bullet parameters as a function of the propagation distance. We show that the collective coordinate approach is uncomparably faster than the direct numerical simulation of the propagation equation. This permits us to obtain, efficiently, a global mapping of the dynamical behavior of light bullets, which unveils a rich variety of dynamical states comprising stationary, pulsating and rotating light bullets.Finally the existence of several types of light bullets is predicted in specific domains of the equation parameters. Altogether, this theoretical and numerical work may be a useful tool next to the efforts undertaken these last years observing light bullets experimentally.

Ce mémoire de thèse présente une approche semi-analytique des différentes solutions solitons spatio-temporelles de l'équation cubique quintique de Ginzburg-Landau complexe étendue à (3+1)D (GL3D).La méthode semi-analytique choisie est celle des coordonnées collectives qui permet d'approcher le champ exact, dont l'expression analytique est inconnue, par une fonction d'essai, qui comporte un nombre limité de paramètres physiques.En appliquant cette procédure à l'équation GL3D, nous obtenons un système d'équations variationnelles qui gouverne l'évolution des paramètres de la balle de lumière. Nous montrons que cette approche des coordonnées collectives est incomparablement plus rapide que la procédure de résolution directe de l'équation GL3D. cette rapidité permet d'obtenir, en un temps record, une cartographie générale des comportements dynamiques des balles de lumière. Cette cartographie révèle une riche variété d'états dynamiques faite de balles de lumière stationnaires, oscillantes et rotatives.Finalement, les résultats de cette thèse prédisent l'existence de plusieurs familles de balles de lumière, et précisent les domaines respectifs de leurs paramètres physiques. Cette prédiction constitue un pas en avant dans les efforts entrepris ces dernières années en vue d'une démonstration expérimentale de ce type d'impulsions.

Mots clés: Dissipative soliton; Ligt buller; Spatio-temporal soliton; Ginzburg-Landau equation

Mots clés: Soliton dissipatif; Balle de lumière; Soliton spatio-temporel; Equation de Ginzburg-Landau

Domaines: Autre [cond-mat.other]

Aladji Kamagaté Kamagate. Propagation des solitons spatio-temporels dans les milieux dissipatifs. Autre [cond-mat.other]. Université de Bourgogne, 2010. Français. ⟨NNT : 2010DIJOS068⟩. ⟨tel-00671172⟩