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vendredi 15 décembre 2017 à 14h, à l’Enssat (amphi 137C)

Maxime BAILLOT soutient sa thèse de doctorat

« Mélange à quatre ondes multiple pour le traitement tout-optique du signal dans les fibres optiques non linéaires »

Maxime BAILLOT soutient sa thèse de doctorat

Mélange à quatre ondes multiple ; désaccord de phase ; peigne de fréquences ; traitement tout optique du signal ; convertisseur de fréquence ; fibres optiques non linéaires ; fibres optiques microstructurées en verre de chalcogénure

 

Le mélange à quatre ondes est un effet non linéaire sensible à la phase qui suscite de nombreux intérêts dans le domaine de la génération de peignes de fréquences et du traitement tout optique du signal par exemple. Un peigne de fréquences peut en effet s’obtenir par effet de mélange à quatre ondes en cascade. Dans ce cas, un nombre N d’ondes interagissent entre elles via l’effet Kerr et la modélisation d’un tel processus doit tenir compte de tous les couplages possibles entre les ondes.

Au cours de mes travaux de thèse, je me suis intéressé, dans un premier temps, à la modélisation du mélange à quatre ondes dit multiple pour lequel un nombre quelconque N d’ondes interagissent entre elles. J’ai proposé une formulation générale permettant d’identifier simplement tous les termes de mélange à quatre ondes issus de toutes les combinaisons possibles de couplage entre les ondes et leur désaccord de phase associé. J’ai validé cette approche en proposant une étude théorique et expérimentale d’un processus de mélange à quatre ondes multiple dans une fibre optique non linéaire.

Dans une deuxième partie, j’ai proposé, grâce au modèle élaboré précédemment, une étude théorique du phénomène de conversion de fréquence sensible à la phase, permettant la décomposition des composantes en quadrature d’un signal optique. Dans la littérature, cette expérience fut démontrée initialement avec quatre ondes pompes et dans plusieurs types de composants non linéaires. J’ai pu démontrer, au cours de mes travaux, que trois pompes étaient suffisantes pour réaliser l’expérience et j’ai déterminé des relations analytiques simples permettant de choisir les paramètres expérimentaux (notamment l’amplitude et la phase des pompes) rendant possible la décomposition des composantes en quadrature d’un signal. J’ai validé cette étude par la démonstration expérimentale d’un convertisseur de fréquence sensible à la phase avec uniquement trois pompes et j’ai étudié théoriquement les effets de la dispersion chromatique sur les performances du convertisseur de fréquence.

Enfin, dans une dernière partie, j’ai caractérisé des fibres optiques microstructurées en verre de chalcogénure fabriquées dans le cadre d’une collaboration avec Perfos, l’ISCR et SelenOptics. Dans ce cadre, j’ai mis en place un banc de mesure de la dispersion chromatique et du coefficient non linéaire des fibres optiques basé sur le mélange à quatre ondes.

Composition du jury
 
Arnaud MUSSOT Professeur, PhLAM, Université de LilleRapporteur
Christophe FINOT Professeur, ICB, Université de BourgogneRapporteur
Claire MICHEL Maître de Conférences, LPMC, Université de Nice Sophia AntipolisExaminatrice
Johann TROLES Professeur, ISCR, Université de Rennes 1 Examinateur
Mathilde GAY Ingénieur de recherche, Foton, CNRS Co-encadrante de thèse
Thierry CHARTIER Professeur, Foton, Université de Rennes 1Directeur de thèse