Séance de cours

Optique non linéaire: Introduction

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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 sur l'optique non linéaire fournit un aperçu historique, à partir de la découverte de John Kerr en 1875 à la prédiction et la démonstration de solitons dans les fibres. Il couvre des applications dans la technologie laser, l'optique ultrarapide, la conversion de longueur d'onde, la communication optique, l'imagerie et la télédétection. Le cours se concentre sur l'effet Kerr optique et comprend des modules sur les processus paramétriques non linéaires du troisième ordre, la modulation auto-phase, les solitons, l'instabilité de la modulation et la génération de supercontinuum.

Enseignant·e·s (2)

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 (23)

Communication optique

La communication optique désigne les télécommunications utilisant des moyens, matériaux ou instruments d'optique. Le , le prix Nobel de physique est attribué à l'Américano-Britannique Charles Kao pour « une avancée dans le domaine de la transmission de la lumière dans les fibres pour la communication optique » ainsi que l'Américano-Canadien Willard Boyle et l'Américain George Smith pour « l'invention d'un circuit semi-conducteur d'images, le capteur CCD ». signaux de fumée fibre optique langue des signes t

Communications optiques en espace libre

Dans le domaine des télécommunications, les communications optiques en espace libre (en anglais Free Space Optics ou FSO) constituent une technologie optique de communications qui fait appel à la propagation de la lumière (spectre visible ou infrarouge) en espace libre, afin de transmettre des données entre deux points distants. Cette technologie présente un intérêt lorsqu'une connexion physique par le biais de câble ou de fibre optique est inadaptée, en particulier pour des raisons de coûts.

Réseau maillé optique

Les réseaux maillés optiques sont un type de réseau de télécommunications. Les réseaux de transport utilisant la fibre optique comme couches de réseaux de télécommunications, ont subi différentes évolutions techniques dans les années 1980 et 1990. Les progrès technologiques dans les équipements de transport optique dans la première décennie du , ainsi que le déploiement continu des systèmes de multiplexage DWDM, ont conduit les prestataires de services de télécommunications à remplacer leurs architectures en anneau SONET par des architectures maillées.

Fiber-optic communication

Fiber-optic communication is a method of transmitting information from one place to another by sending pulses of infrared or visible light through an optical fiber. The light is a form of carrier wave that is modulated to carry information. Fiber is preferred over electrical cabling when high bandwidth, long distance, or immunity to electromagnetic interference is required. This type of communication can transmit voice, video, and telemetry through local area networks or across long distances.

Optique non linéaire

Lorsqu'un milieu matériel est mis en présence d'un champ électrique , il est susceptible de modifier ce champ en créant une polarisation . Cette réponse du matériau à l'excitation peut dépendre du champ de différentes façons. L'optique non linéaire regroupe l'ensemble des phénomènes optiques présentant une réponse non linéaire par rapport à ce champ électrique, c'est-à-dire une réponse non proportionnelle à E.

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Séances de cours associées (45)

Physique des dispositifs semi-conducteurs photoniques

Explore la physique des dispositifs photoniques à semi-conducteurs, y compris les LED, les diodes laser et les lasers quantiques en cascade, en mettant l'accent sur les concepts essentiels et les applications pratiques.

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Signaux numériques : définitions et systèmes

Couvre les concepts de communication de base, le taux de symbole, le débit binaire, la capacité du canal, le théorème de codage du canal de Shannon et l'évaluation des performances du système.

Modulateurs électro-optiques : principes et applications

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