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Accueil > FR > Recherche > Dynamique non linéaire des Systèmes Optiques et Biologiques > Systèmes Optiques > Optique non linéaire incohérente

Optique non linéaire incohérente

par Pierre SURET, Stéphane RANDOUX - publié le , mis à jour le

L’étude de la propagation non linéaire d’ondes incohérentes se situe à l’interface entre la physique statistique et la dynamique non linéaire. Si la non linéarité n’est pas trop importante, il est possible d’utiliser les concepts issus de la théorie cinétique des ondes [1], permettant ainsi de développer des analogies entre l’optique et d’autres domaines de la Physique tels que l’hydrodynamique.

Mots Clefs : Optique non linéaire incohérente, Turbulence d’ondes en optique, Lasers Raman à fibre

Thématiques de recherche



Au cours de la période 2008-2013, l’étude de la turbulence d’onde en optique a émergé dans notre équipe comme une thématique complètement nouvelle sur le plan conceptuel. Cette conversion thématique a muri lors d’études expérimentales et numériques passées (2005) dans lesquelles nous avions étudié l’évolution du spectre optique d’une seule onde continue fortement multimode se propageant dans une fibre monomode en régime de dispersion normale pour lequel l’instabilité modulationnelle n’apparait pas. Cette propagation non linéaire est décrite par l’équation de Schrödinger Non Linéaire scalaire à une dimension (NLS1D). Entre 2008 et 2013, nous avons construit une collaboration avec Antonio Picozzi (Institut Carnot, Université de Bourgogne, Dijon) qui s’affirme aujourd’hui comme l’un des principaux théoriciens ayant fait émerger les idées et concepts de la théorie de la turbulence faible dans le domaine de l’optique non linéaire. La théorie de la turbulence faible (ou turbulence d’ondes) a été établie dans les années 1960 pour décrire en hydrodynamique le comportement d’ondes incohérentes (vagues à la surface de l’eau) interagissant via une faible non-linéarité. Sans entrer dans le détail, cette théorie décrypte notamment l’existence de phénomènes turbulents hors d’équilibre et de processus de thermalisation d’ondes. Outre l’hydrodynamique, cette théorie est actuellement appliquée à de nombreux domaines tels que la Physique des plasmas ou la mécanique (vibrations de plaques élastiques). Récemment la théorie de la turbulence d’ondes a été utilisée en optique pour décrire la propagation d’ondes dans une fibre optique et l’apparition de phénomènes tels que le supercontinuum.

Entre Janvier 2008 et Juin 2013, les travaux de l’équipe ont porté sur l’étude la propagation non linéaire d’ondes incohérentes dans des systèmes optiques aussi bien dissipatifs (lasers Raman à fibre) que conservatifs (simple propagation dans les fibres). Dans le cadre du projet ``COSTUME’’ financé par l’ANR (programme ``Systèmes complexes et modélisation mathématiques-SYSCOMM’’ – 2009/11), nous avons en particulier obtenu des résultats théoriques et expérimentaux originaux sur la propagation non linéaire dans des systèmes d’ondes incohérentes décrits par des équations non intégrables proches de l’équation de Schrödinger Non linéaire à une dimension.


Publications récentes :

  • Walczak, P. ; Randoux, S. & Suret, P.(2015) : Optical Rogue Waves in Integrable Turbulence, PHYSICAL REVIEW LETTERS Vol. 114, {}, DOI
  • Randoux, S. ; Walczak, P. ; Onorato, M. & Suret, P.(2014) : Intermittency in Integrable Turbulence, PHYSICAL REVIEW LETTERS Vol. 113, {}, DOI
  • Picozzi, A. ; Garnier, J. ; Hansson, T. ; Suret, P. ; Randoux, S. ; Millot, G. & Christodoulides, D. N.(2014) : Optical wave turbulence : Towards a unified nonequilibrium thermodynamic
    formulation of statistical nonlinear optics
    , PHYSICS REPORTS-REVIEW SECTION OF PHYSICS LETTERS Vol. 542, 1-132, DOI
  • Suret, P. ; Walczak, P. & Randoux, S.(2013) : Transient buildup of the optical power spectrum in Raman fiber lasers, OPTICS EXPRESS Vol. 21, 2331-2336, DOI
  • Anquez, F. ; Belkoura, I. E. Y. ; Suret, P. ; Randoux, S. & Courtade, E.(2013) : Cell death induced by direct laser activation of singlet oxygen at 1270 nm, LASER PHYSICS Vol. 23, {}, DOI
  • Anquez, F. ; El Yazidi-Belkoura, I. ; Randoux, S. ; Suret, P. & Courtade, E.(2012) : Cancerous Cell Death from Sensitizer Free Photoactivation of Singlet Oxygen, PHOTOCHEMISTRY AND PHOTOBIOLOGY Vol. 88, 167-174, DOI
  • Randoux, S. & Suret, P.(2012) : Experimental evidence of extreme value statistics in Raman fiber lasers, OPTICS LETTERS Vol. 37, 500-502, DOI
  • Randoux, S. ; Dalloz, N. & Suret, P.(2011) : Intracavity changes in the field statistics of Raman fiber lasers, OPTICS LETTERS Vol. 36, 790-792, DOI
  • Michel, C. ; Garnier, J. ; Suret, P. ; Randoux, S. & Picozzi, A.(2011) : Kinetic Description of Random Optical Waves and Anomalous Thermalization of a Nearly Integrable Wave System, LETTERS IN MATHEMATICAL PHYSICS Vol. 96, 415-447, DOI
  • Suret, P. ; Picozzi, A. & Randoux, S.(2011) : Wave turbulence in integrable systems : nonlinear propagation of incoherent optical waves in single-mode fibers, OPTICS EXPRESS Vol. 19, 17852-17863, DOI
  • Michel, C. ; Haelterman, M. ; Suret, P. ; Randoux, S. ; Kaiser, R. & Picozzi, A.(2011) : Thermalization and condensation in an incoherently pumped passive optical cavity, PHYSICAL REVIEW A Vol. 84, {}, DOI
  • Dalloz, N. ; Randoux, S. & Suret, P.(2010) : Influence of dispersion of fiber Bragg grating mirrors on formation of optical power spectrum in Raman fiber lasers, OPTICS LETTERS Vol. 35, 2505-2507, DOI
  • Anquez, F. ; Courtade, E. ; Sivery, A. ; Suret, P. & Randoux, S.(2010) : A high-power tunable Raman fiber ring laser for the investigation of singlet oxygen production from direct laser excitation around 1270 nm, OPTICS EXPRESS Vol. 18, 22928-22936, DOI

Membres de l’équipe

PermanentsDoctorant/Post-DocAnciens
Stéphane RANDOUX (PR) François Gustave (Postdoc) Pierre Walczak (PhD, 2016)
Pierre SURET (PR) Asmae Lazar (PhD, 2013-) Nicolas Dalloz (PhD, 2011
Rebecca El Koussaifi (PhD, 2014-) François Anquez (PhD, 2010)
Alexei Tikan (PhD, 2015-) Anne Doutté (PhD, 2005)

[1Historiquement développée pour décrire les phénomènes de turbulence d’ondes