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Séminaire de Francois Gustave

par Webmestre - publié le

« Solitons de phase dissipatifs dans des lasers à semi-conducteurs »

jeudi 14 janvier --- 11H --- salle 172 (P5)

Résumé

Les systèmes optiques ont souvent servi de banc de test pour l’analyse de phénomènes génériques de physique non linéaire, par exemple la formation de solitons. Ainsi, différents types de solitons ont été observés dans les systèmes optiques et peuvent être classés en deux catégories : absence ou présence de forçage, i.e. avec ou sans symétrie de phase. Dans les systèmes avec symétrie de phase, la phase optique des solitons est libre alors que dans les systèmes où la symétrie de phase est brisée les solitons sont accrochés en phase en forçage. Dans les deux cas, les phénomènes physiques invoqués pour expliquer l’existence de ces solitons sont la dispersion (ou diffraction) et l’auto-modulation de phase (éventuellement complétés par la présence de dissipation et de l’apport d’énergie). Les solitons observés en optiques sont donc toujours formés dans l’intensité du champ électro-magnétique.

Dans cette contribution, nous montrons expérimentalement la formation de solitons dissipatifs encore jamais observés en optique, qui se forment fondamentalement dans la phase du champ électromagnétique. Ces solitons qui résultent d’une transition commensurée/incommensurée dans un système hors équilibre, possèdent une charge chirale que nous mesurons expérimentalement.
Le système expérimental est un laser en anneau à semi-conducteur soumis à un forçage cohérent. Afin de donner au système l’extension spatiale suffisante pour pouvoir supporter la formation de solitons, le laser est préparé de sorte à être fortement multimode dans la direction longitudinale. Les observations expérimentales sont réalisées grâce à un système de détection en temps réel nous permettant d’accéder à la fois à l’amplitude et la phase du champ électro-magnétique. La modélisation du système expérimental à l’aide d’équations de Maxwell-Bloch, adaptées pour prendre en compte les particularités physiques et géométriques de l’expérience, permet de confirmer la nature des solitons de phase et de reproduire les observations expérimentales avec un très bon accord.

Nous présentons ensuite des observations où plusieurs solitons coexistent et montrent des interactions répulsives ou au contraire attractive, les menant à former des clusters.