L'INLN publié dans Nature photonics

Les travaux de recherche menés au sein de l'INLN par M. Giudici, M. Marconi et S. Barland ont fait l'objet d'une publication dans Nature Photonics, une revue scientifique britannique de très haut niveau spécialisée dans les aspects de la recherche en photonique.
L'INLN publié dans Nature photonics

M. Guidici - crédit photo ©A. Macarri

Avez-vous déjà remarqué comment les nuages peuvent s’organiser dans le ciel en rouleaux parallèles? Ou comment, sur une plage, le sable forme des rides après la marée ? Ces formations s'appellent en langage de physicien des "structures dissipatives". Elles apparaissent spontanément dans les systèmes physiques non linéaires maintenus hors d’équilibre par un apport d’énergie de l’environnement extérieur. Parmi ces structures, les solitons dissipatifs présentent un intérêt particulier.

De manière générale, les solitons sont des structures localisées solitaires qui peuvent se propager sur de longues distances sans se déformer. Cette propriété, qui contraste avec la tendance générale d’un paquet d’onde à s’étaler lors de sa propagation, est le résultat des effets non linéaires induits par l’interaction entre l’onde et le milieu où elle voyage. Dans la nature, on pourrait citer par exemple, les tsunamis, les mascarets ou certaines vagues scélérates comme des manifestations bien connues des solitons. En optique les solitons ont été largement étudiés dans les guides d’onde et notamment dans les fibres optiques pour leurs applications dans le domaine des télécommunications. En effet, ayant la capacité de se propager en gardant leurs propriétés, ils se transmettent efficacement sur de grandes distances.
Les solitons dissipatifs présentent des propriétés additionnelles remarquables et notamment celle de pouvoir être manipulés individuellement. Un bit d’information peut alors être codé sous la forme d’un soliton et les propriétés de ceux-ci peuvent être mises au service du traitement de l’information.

Les travaux de recherche menés par Mathias Marconi sous la direction de Massimo Giudici au sein de l’équipe Dynamique et Complexité Photoniques de l’INLN, en collaboration avec les théoriciens de l'Universitat des Illes Balears en Espagne, ont permis d’implémenter ces solitons dissipatifs dans la lumière émise par un laser à semi-conducteur. Les solitons obtenus apparaissent sous la forme d’impulsions qui peuvent être allumées et éteintes individuellement et qui circulent indéfiniment dans la cavité laser. Une séquence de bits arbitraire peut donc être écrite et stockée dans le laser pour être utilisée ultérieurement. Il s’agit donc d’une mémoire tampon optique qui pourrait avoir des applications dans la gestion du trafic d’informations à haut débit dans les réseaux. L’intérêt applicatif est renforcé par l’utilisation du laser à semi-conducteur, élément clé des systèmes photoniques aujourd’hui.

L'équipe Dynamique et Complexité Photoniques au sein de l'Institut Non Linéaire de Nice (INLN) travaille depuis plusieurs années sur les systèmes lasers en utilisant les outils de la dynamique non linéaire. Cette démarche permet de mieux comprendre le comportement complexe de ces systèmes mais aussi de concevoir des nouveaux dispositifs capables de fonctionnalités tout-optiques, robustes et versatiles.

 

Stéphane Barland
Stéphane Barland
Mathias Marconi
Mathias Marconi