Séance de cours

Propagation d'impulsions dans la fibre optique non linéaire

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Dans cours

PHYS-607: Nonlinear fibre optics

Presentation of the different sources of optical nonlinearities in an optical fibre ...

Description

Cette séance de cours couvre la propagation des impulsions dans des milieux non linéaires et dispersifs, en discutant de la dispersion de la vitesse de groupe, du nombre N et des effets de la dispersion normale et anormale sur l'évolution des impulsions. Il explore également le phénomène de rupture des ondes optiques et l'équilibre entre la dispersion anormale et la non-linéarité, conduisant au soliton gaussien. L'instructeur termine par un quiz sur les effets non linéaires dans les guides d'ondes.

Enseignant·e·s (2)

Camille Sophie Brès

Prof. Camille-Sophie Brès est Professeur Associé dans l'Institut de Genie Electrique a l'EPFL. Ses recherches incluent les communications par fibre optique, et les effets paramétriques et nonlineaires dans fibre silice/non-silice pour le traitement ultra-rapide de signaux, résaux tout optique, sensing et source de lumière. Elle est auteur de plus de trente articles dans des revues arbitrées et a participé a de nombreuses conférences internationales. Elle a reçu le Gordon Wu Fellowship pour ses études de thèse, le NSF CIANs Diversity Postdoctoral Fellowship en 2009, le Early Career Woman in Photonic Award en 2016. 2019 - present: Professeur associé à l'Institut de Génie Electrique, EPFL2011 - 2018: Professeur assistant à l'Institut de Génie Electrique, EPFL 2010 - 2011: Assistant Project Scientist, University of California San Diego (UCSD) 2007 - 2010: Postdoc, University of California San Diego (UCSD) 2002 - 2007: Ph.D en Génie Electrique, Princeton University 1998 - 2002: B.Eng avec Honeur en Génie Electrique, McGill University

Luc Thévenaz

De nationalité suisse et né à Genève, Luc Thévenaz a obtenu en 1982 le diplôme de physicien, mention astrophysique, de l'Université de Genève et le doctorat ès sciences naturelles, mention physique, en 1988 de l'Université de Genève. C'est durant ces années de thèse qu'il a développé son domaine d'excellence, en l'occurrence les fibres optiques et leurs applications. En 1988, Luc Thévenaz a rejoint l'Ecole Polytechnique Fédérale de Lausanne (EPFL), où il dirige actuellement un groupe de recherche en photonique, notamment en optique dans les fibres et dans les capteurs. Ses domaines de recherche couvrent les capteurs à fibre optique basés sur la diffusion Brillouin, l'optique non-linéaire dans les fibres, la lumière lente et rapide et la spectroscopie laser dans les gaz. Ses réalisations principales sont: - l'invention d'une configuration innovante pour les capteurs répartis Brillouin, basée sur l'emploi d'une seule source laser, ce qui lui donne une grande stabilité intrinsèque et qui a permis de réaliser les premières mesures hors laboratoire avec ce type de capteur; - le développement d'un capteur de gaz à l'état de traces, basé sur une détection photoacoustique et utilisant une source laser à semi-conducteur dans le proche infra-rouge, pouvant détecter une concentration du gaz au niveau du ppb; - la première démonstration expérimentale de lumière lente et rapide dans les fibres optiques qui puissent être contrôlées par un autre faisceau lumineux, réalisées à température ambiante et fonctionnant à n'importe quelle longueur d'onde grâce à l'exploitation de la diffusion Brillouin. La première vitesse de groupe négative dans les fibres a aussi été démontrée selon le même principe. En 1991, il a visité l'Université PUC de Rio de Janeiro au Brésil, où il a travaillé sur la génération d'impulsions picoseconde avec des diodes laser. En 1991-1992 il a travaillé à l'Université de Stanford aux USA, où il a participé au développement d'un gyroscope basé sur un laser Brillouin à fibre. Il a rejoint en 1998 l'entreprise Orbisphere Laboratories SA à Neuchâtel en Suisse en tant qu'expert scientifique, avec pour tâche de développer des capteurs de gaz à l'état de traces, basés sur la spectroscopie laser photoacoustique. En 1998 and 1999 il a visité le Korea Advanced Institute of Science and Technology (KAIST) à Daejon en Corée du Sud, où il a travaillé sur des capteurs de courant électrique utilisant un laser à fibre optique. En 2000 il a été un des co-fondateurs de l'entreprise Omnisens SA à Morges en Suisse, qui développe et commercialise de l'instrumentation et des capteurs optiques de pointe. En 2007 il a visité l'Université de Tel Aviv, où il a étudié le contrôle tout-optique de la polarisation de la lumière dans les fibres optiques. Durant l'hiver 2010, il a séjourné à l'Université de Sydney en Australie (CUDOS: Centre for Ultrahigh bandwidth Devices for Optical Systems) où il a étudié les apllications de la diffusion Brillouin stimulée dans les guides d'onde à base de verres chalcogénures. En 2014, il a séjourné à L'Université Polytechnique de Valence en Espagne, où il a travaillé sur les applications photoniques pour les micro-ondes exploitant la diffusion Brillouin stimulée. Il a été membre du Consortium formé pour le projet européen FP7 GOSPEL "Gouverner la vitesse de la lumière", a été Président de l'Action Européenne COST 299 "FIDES: Les fibres optiques pour relever les nouveaux défis de la société de l'information" et est auteur ou co-auteur de quelques 480 publications et 12 brevets. Il est actuellement Coordinateur du projet H2020 Marie Skłodowska-Curie Innovative Training Networks FINESSE (FIbre NErve Systems for Sensing). Il est co-Editeur-en-Chef de la revue "Nature Light: Science & Applications" et Membre du Comité Editorial (Editeur Associé) de la revues suivantes: "APL Photonics" et "Laser & Photonics Reviews". Il a été élevé au rang de "Fellow" par l'IEEE, ainsi que par la Société Optique (OSA).

Source officielle

Concepts associés (18)

Dispersion (mécanique ondulatoire)

vignette|Dispersion de la lumière blanche au passage d'un dioptre. En mécanique ondulatoire, la dispersion est le phénomène affectant une onde se propageant dans un milieu dit « dispersif », c'est-à-dire dans lequel les différentes longueurs d’onde constituant l'onde ne se propagent pas à la même vitesse. On rencontre ce phénomène pour tous types d'ondes, comme la lumière, le son et les ondes mécaniques (vagues, séismes, etc.). À l'exception du vide, tous les milieux sont dispersifs à des degrés divers.

Group velocity

The group velocity of a wave is the velocity with which the overall envelope shape of the wave's amplitudes—known as the modulation or envelope of the wave—propagates through space. For example, if a stone is thrown into the middle of a very still pond, a circular pattern of waves with a quiescent center appears in the water, also known as a capillary wave. The expanding ring of waves is the wave group or wave packet, within which one can discern individual waves that travel faster than the group as a whole.

Dispersive prism

In optics, a dispersive prism is an optical prism that is used to disperse light, that is, to separate light into its spectral components (the colors of the rainbow). Different wavelengths (colors) of light will be deflected by the prism at different angles. This is a result of the prism material's index of refraction varying with wavelength (dispersion). Generally, longer wavelengths (red) undergo a smaller deviation than shorter wavelengths (blue).

Fibre optique

Une fibre optique est un fil dont l’âme, très fine et faite de verre ou de plastique, a la propriété de conduire la lumière et sert pour la fibroscopie, l'éclairage ou la transmission de données numériques. Elle offre un débit d'information nettement supérieur à celui des câbles coaxiaux et peut servir de support à un réseau « large bande » par lequel transitent aussi bien la télévision, le téléphone, la visioconférence ou les données informatiques.

Relation de dispersion

En physique théorique, une relation de dispersion est une relation entre la pulsation et le vecteur d'onde d'une onde monochromatique. Par extension, la dualité onde-corpuscule de la physique quantique conduit à l'introduction de relation de dispersion pour une particule, comme relation entre son énergie et sa quantité de mouvement . Un milieu non dispersif est caractérisé par un indice indépendant de la pulsation. La relation de dispersion s'écritavec le vecteur d'onde.

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