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L’article "Turbulence-Induced Rogue Waves in Kerr Resonators" de DYSCO dans Physical Review X

par Johanna Leclercq - publié le

Des expériences optiques révèlent un comportement chaotique dans les ondes lumineuses qui donnent une idée des mécanismes d’apparition de nombreux types de phénomènes non-linéaires extrêmes.


Résumé : Les phénomènes extrêmes tels que les graves inondations, les tremblements de terre, les vagues déferlantes ou les crises financières sont caractérisés par une dynamique complexe et des transitions abruptes d’un état à un autre qui les rendent difficiles à étudier. L’une des premières pistes pour étudier ces transitions de phase consiste à étudier l’émergence spontanée de modèles auto-organisés, un champ d’exploration bien adapté aux cavités laser à fibre. Cependant, le comportement de ces modèles dans des situations hautement non linéaires, dans lesquelles des phénomènes extrêmes se produisent, reste peu exploré. Nous utilisons un résonateur en anneau à fibre optique pour observer et confirmer théoriquement un éventuel scénario universel d’apparition d’ondes scélérates induites par la dite turbulence fortement développée.


Lumière qui tourne autour en boucle dans un résonateur optique génère sous certaines conditions un peigne de fréquence, source de lumière dont le spectre comporte de nombreuses raies spectrales équidistantes. La source de lumière continue en entrée est alors transformée en une onde périodique à l’intérieur du résonateur.


En augmentant la puissance de l’entrée, nous observons deux changements dans le spectre. Premièrement, nous observons des changements intermittents dans la périodicité qui reflètent le début de la turbulence transitoire (ou intermittence spatiotemporelle). Mais à mesure que la puissance d’entrée augmente davantage, le peigne de fréquence perd toute périodicité ; nous avons été en mesure de capter le seuil d’apparition de la turbulence proliférante et perpétuelle accompagnée de pics de lumière intenses, correspondant à des ondes scélérates optiques dissipatives. Cela nous indique que ces événements extremes sont précédés par l’effondrement de la solution périodique.


Nos résultats mettent en évidence la manière dont les expériences en optique peuvent être utilisées pour développer une compréhension de la dynamique non-linéaire dans de nombreuses branches de la science dans lesquelles les phénomènes critiques et les événements extrêmes ont des caractères universels.

Lien : https://doi.org/10.1103/PhysRevX.9.011054