Tesi: "Optique non-Linéaire fibrée"

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Meisterhans, Maïwen. "Développement de composés nano-structurés non-linéaires pour la génération de dynamiques impulsionnelles ultrarapides en cavité LASER fibrée". Thesis, Bourgogne Franche-Comté, 2019. http://www.theses.fr/2019UBFCK034/document.

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Abstract (sommario):

Mon travail de thèse présenté dans ce mémoire a démarré un nouvel axe de recherche au sein du laboratoire Interdisciplinaire Carnot de Bourgogne, et s'inscrit dans le programme "Dispositifs pour le traitement de l'information" du Labex ACTION. Ce consortium de recherche vise l'optimisation de toutes les étapes d'un système de traitement d'information, en s'appuyant sur des matériaux nano-structurés et sur des fonctionnalités non-linéaires. Dans ce contexte, cette thèse relève de la génération de signaux optiques dans le proche infrarouge, puisque l'objectif principal est d'hybrider la photonique intégrée à l'optique des LASER en cavité fibrée. Ces LASER innovants hybridant photonique et optique fibrée offrent, de par leur conception, de nombreux avantages particulièrement recherchés dans le domaine des télécommunications, comme par exemple un taux de répétition élevé, supérieur à la centaine de gigahertz, et des impulsions ultracourtes, de l'ordre de la centaine de femtosecondes.L'élément fondamental de l'approche développée durant ma thèse réside dans l'utilisation de micro-résonateurs gravés sur puce. Le matériau constituant ces structures est le siège de phénomènes non-linéaires qu'il est possible d'exalter afin de générer de nouvelles fréquences. De plus, en insérant la microstructure dans une cavité LASER fibrée, elle peut assurer un verrouillage de mode et donc la génération d'impulsions. Le filtrage par mélange à quatre ondes est alors le mécanisme mis en jeu.Ainsi, pour mener à bien ce nouveau projet, un montage de caractérisation a été conçu. Ce dernier comporte un microscope en champ proche dans le but d'analyser le champ électromagnétique se propageant dans la structure gravée sur puce, et plus particulièrement la propagation non-linéaire des modes guidés. En outre, le développement et l'analyse de microstructures ont été réalisés afin d'optimiser les propriétés linéaires et non-linéaires souhaitées. Pour ce faire plusieurs matériaux tels que le silicium-sur-isolant, les verres de chalogénures et les nitrures de silicium ont été expérimentés au travers d'une trentaine d'échantillons.De surcroît des collaborations intra et inter-laboratoires donnent à ce sujet d'étude pluridisciplinaire une grande richesse. Elles ont permis la démonstration de LASER hybrides générant des impulsions avec un taux de répétition de 250 GHz, ainsi que d'imager par microscopie champ proche un élargissement spectral d'une octave dans un guide de nitrure de silicium replié en spirale
My thesis work presented in this doctoral dissertation has started a new research axis within the Carnot Interdisciplinary Laboratory of Burgundy, and is part of the "Information processing devices" program of the Labex ACTION. This research consortium aims to optimize all the steps of an information processing system, using nano-structured materials and non-linear functionalities. In this context, this thesis focuses on the generation of optical signals in the near infrared, with the main objective of hybridizing integrated photonics with fiber laser cavities. These innovative hybrid LASERs offer, by design, many advantages that are particularly sought-after in the field of telecommunications, such as a high repetition rate, greater than 100 GHz, and ultra-short pulses, of the order of 100 fs.The fundamental element of the approach developed during my thesis is the use of on-chip fabricated micro-resonators. The material constituting these structures is the site of non-linear phenomena that can be exalted to generate new frequencies. In addition, by inserting the microstructure into a fiber LASER cavity, it can ensure mode locking and thus pulse generation. Filter driven-four wave mixing is then the mechanism involved.In order to successfully carry out this new project, a full characterization bench was designed. The latter includes a near-field microscope to analyze the electromagnetic field propagating in the on-chip fabricated structure, and more particularly the non-linear propagation of guided modes. In addition, the development and analysis of microstructures were carried out in order to optimize the desired linear and non-linear properties. To do this, several materials such as silicon-on-insulator, chalcogenide glasses and silicon nitrides were tested on about thirty samples.In addition, intra- and inter-laboratory collaborations give this multidisciplinary study subject a great richness. They allowed the demonstration of hybrid LASERs generating pulses with a repetition rate of 250 GHz, as well as the imaging by near-field microscopy of an octave spectral widening in a spiral-folded silicon nitride guide

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Ermolaev, Andrei. "Data-driven methods for analysing nonlinear propagation in optical fibres". Electronic Thesis or Diss., Bourgogne Franche-Comté, 2024. http://www.theses.fr/2024UBFCD020.

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Abstract (sommario):

Cette thèse vise à appliquer et à développer les nouvelles méthodes d'apprentissage automatique spécialement adaptées à l'analyse et à l'interprétation des impulsions lors de leur propagation en un seul passage dans une fibre optique, et sous diverses conditions. En particulier, nous nous concentrerons sur les approches de découverte de modèles guidées par les données qui impliquent l'utilisation de l'apprentissage automatique pour analyser les données du système physique dans le but de découvrir les modèles interprétables et généralisables et de développer les méthodes qui peuvent substantiellement accomplir et/ou compléter l'analyse théorique conventionnelle. À cette fin, les méthodes d'apprentissage supervisé et non supervisé seront utilisées pour approfondir la compréhension des phénomènes non linéaires ultrarapides dans les systèmes de fibres optiques
This thesis aims to apply machine learning methods specifically tailored to the analysis and interpretation of optical pulses as they propagate in a single pass through an optical fiber, and under a variety of conditions. In particular, we will focus on data-driven model discovery approaches that involve the use of machine learning to analyze physical system data with the aim of discovering interpretable and generalizable models and developing methods that can substantially accomplish and/or complement conventional theoretical analysis. To this end, both supervised and unsupervised learning methods will be used to deepen understanding of ultrafast nonlinear phenomena in fiber optics systems

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Brainis, Edouard. "Utilisation de l'optique fibrée pour l'ingénierie quantique: du support passif aux sources". Doctoral thesis, Universite Libre de Bruxelles, 2006. http://hdl.handle.net/2013/ULB-DIPOT:oai:dipot.ulb.ac.be:2013/210806.

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Abstract (sommario):

La dissertation explore différentes applications des fibres optiques en ingénierie quantique. Deux thématiques sont développées :d'une part l'utilisation des fibres optiques monomodales en silice pour l'implémentation d'algorithmes et de protocoles de communication quantiques et d'autre part l'utilisation de la non-linéarité de ces fibres pour réaliser des sources de paires de photons corrélés. L'étude est à la fois théorique et expérimentale./ The dissertation explores various uses of optical fibers for quantum engineering. Two topics are developed :first the use of single-mode silica fibers for implementing quantum algorithms and communication protocols, second the use of these fibers for generating correlated photon-pairs.
Doctorat en sciences appliquées
info:eu-repo/semantics/nonPublished

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Hage, Charles-Henri. "Sources optiques fibrées pour applications biomédicales". Phd thesis, Université de Bourgogne, 2013. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00907642.

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Abstract (sommario):

Ce mémoire présente les travaux effectués sur le développement d'une source optique servant à des applications d'imagerie biomédicale en général et de diffusion Raman cohérente en particulier. En effet la diffusion de ces dernières est freinée par le verrou technologique que constitue la nécessité de deux impulsions synchronisées et décalées en longueur d'onde. La praticité et les possibilités de conversions de fréquences offertes par l'optique non-linéaire fibrée sont ainsi utilisées pour adresser ce verrou technologique. Tout d'abord, une source simplement réglable en longueur d'onde est générée par l'effet d'auto-décalage en fréquence optique d'un soliton par effet Raman. Une étude des principaux paramètres de fibre aboutit à des décalages de 320 à plus de 500 nm, permettant une imagerie des résonances d'intérêt (≈ 1000-4000 cm-1). Deux applications de ce décalage sont présentées. Ensuite, l'autre impulsion voit sa largeur spectrale réduite de 70 à 10 cm-1 par compression spectrale, qui consiste en un "regroupement non-linéaire de fréquences sans pertes", afin de bénéficier de la résolution spectrale nécessaire. Enfin, la source développée est validée par l'acquisition de spectres CARS de différents échantillons de référence, pour différentes résonances (850 à 1750 cm-1). Une extension de la source à d'autres types d'imagerie est proposée, ainsi qu'une architecture de source quasiment entièrement fibrée exploitant les principes développés au cours de cette thèse

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Wetzel, Benjamin. "Etudes expérimentales et numériques des instabilités non-linéaires et des vagues scélérates optiques". Phd thesis, Université de Franche-Comté, 2012. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-01002680.

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Abstract (sommario):

Ces travaux de thèse rapportent l'étude des instabilités non-linéaires et des évènements extrêmesse développant lors de la propagation guidée d'un champ électromagnétique au sein de fibresoptiques. Après un succinct rappel des divers processus linéaires et non-linéaires menant à lagénération de super continuum optique, nous montrons que le spectre de celui-ci peut présenterde larges fluctuations, incluant la formation d'événements extrêmes, dont les propriétés statistiqueset l'analogie avec les vagues scélérates hydrodynamiques sont abordées en détail. Nous présentonsune preuve de principe de l'application de ces fluctuations spectrales à la génération de nombres etde marches aléatoires et identifions le phénomène d'instabilité de modulation, ayant lieu lors de laphase initiale d'expansion spectrale du super continuum, comme principale contribution à la formationd'événements extrêmes. Ce mécanisme est étudié numériquement et analytiquement, en considérantune catégorie de solutions exactes de l'équation de Schrödinger non-linéaire présentant descaractéristiques de localisations singulières. Les résultats obtenus sont vérifiés expérimentalement,notamment grâce à un système de caractérisation spectrale en temps réel et à l'utilisation conjointede métriques statistiques innovantes (ex : cartographie de corrélations spectrales). L'excellent accordentre simulations et expériences a permis de valider les prédictions théoriques et d'accéder àune meilleure compréhension des dynamiques complexes inhérentes à la propagation non-linéaired'impulsions optiques.

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Grapinet, Mélanie. "Dynamiques non linéaires en cavités optiques : oscillateur photoréfractif et laser à fibre optique". Dijon, 2005. http://www.theses.fr/2005DIJOS046.

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Abstract (sommario):

Ce travail de thèse porte sur les non linéarités dans une cavité photoréfractive et dans un laser à fibre dopée à l'erbium. La cavité photoréfractive est un système possédant la géométrie d'un oscillateur optique semi-linéaire. L'oscillation prenant naissance dans cette cavité peut être étudiée de manière analytique et numérique. Différents régimes de l'oscillation peuvent se présenter : des régimes non dégénérés ainsi que dégénérés. Le fonctionnement du laser à modes bloqués repose sur des dynamiques non-linéaires. En régime fortement dissipatif, la stabilité des impulsions ultracourtes s'appréhende grâce aux concepts et propriétés de solitons dissipatifs. Ces découvertes ont été observées expérimentalement et ont été validées par des simulations numériques fondées sur l'emploi d'un modèle de Ginzburg-Landau complexe cubique-quintique à gestion de paramètres. Une analyse numérique avec un profil vectoriel des champs a été menée afin de déterminer différents points de fonctionnement
This thesis concerns the non linearities in a photorefractive cavity and in a fiber laser doped erbium with a cavity at ring unidirectional. The photorefractive cavity is a system with the geometry of a optical oscillator semi linear. An oscillation, in this cavity, will be studied analytically and numerically. Different states from the oscillation can present itself : no degenerate state and degenerate state. The operation of the laser to modes blocked rests on the strongly non-linear dynamics. In strongly dissipative state, the stability of the ultrashort pulses is apprehended through the concepts and properties of dissipative solitons. These discoveries were observed experimentally and were validated by numerical simulations founded on the use of a model of complex Ginzburg-Landau cubic-quintique with management of parameters. A numerical analysis with a vectorial profile of the fields was carried out

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Walczak, Pierre. "Propagation non linéaire d’ondes partiellement cohérentes dans les fibres optiques". Thesis, Lille 1, 2016. http://www.theses.fr/2016LIL10003/document.

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Abstract (sommario):

Les travaux de thèse présentés dans ce manuscrit concernent la propagation non linéaire d’ondes partiellement cohérentes dans des fibres optiques. En particulier, nous focalisons notre attention sur le cas où le système d’ondes aléatoires est bien décrit par l’équation intégrable de Schrödinger non linéaire. Nous étudions expérimentalement et numériquement l’évolution de la statistique des fluctuations d’intensité en fonction des paramètres fondamentaux tels que le régime de dispersion. Afin de mesurer la statistique de puissances optiques fluctuant avec des échelles de temps de l’ordre de la picoseconde, nous avons développé un dispositif d’échantillonnage optique asynchrone. Nos expériences montrent que la propagation non linéaire influence nettement la statistique du système d’ondes aléatoires qui s’éloigne fortement de la distribution normale. La probabilité des évènements de grandes amplitudes augmente fortement en régime focalisant et diminue fortement en régime défocalisant. Nos simulations de l’équation de Schrödinger non linéaire à une dimension reproduisent quantitativement nos résultats et révèlent l’apparition de structures cohérentes au sein des fluctuations aléatoires. En particulier, en dispersion anormale, il est possible d’identifier des structures voisines de solutions de l’équation modèle utilisée tels que les solitons sur fond continu aujourd’hui considérés comme prototypes d’ondes scélérates. Nos travaux concernent principalement des phénomènes non linéaires stochastiques dans un système proche de l’intégrabilité et contribuent donc à l’étude expérimentale de la turbulence intégrable
This thesis deals with nonlinear propagation of partially coherent waves in optical fibers. We focus our attention on systems of random waves that are well described by the integrable one dimensional nonlinear Schrödinger equation. We study both experimentally and numerically the statistical evolution of power fluctuations of random waves both in normal and in anomalous dispersion regimes. In order to measure statistics of the power fluctuations of partially coherent optical waves with typical time scales in the range of picosecond, we have performed an asynchronous optical sampling method. Our experiments show that nonlinear propagation strongly influences the statistics of wave systems by producing deviations from the normal distribution. The probability of occurrence of extreme events is significantly enhanced in the focusing regime whereas it is strongly reduced in the defocucing regime. Our numerical simulations of the one-dimensional nonlinear Schrödinger equation reproduce experimental results in a quantitative way. Moreover, our results provide evidence of the emergence of coherent structures embedded in the random fluctuations. In the focusing regime, we observe coherent structures similar to solitons on finite background that are now considered as prototypes of rogue waves. From our work about nonlinear propagation of random waves in systems described by nearly-integrable equations, we hope to contribute to the development of the field of integrable turbulence

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Boucon, Anne. "Instabilité modulationnelle et génération de supercontinuum en régime d'excitation quasi-continue dans les fibres optiques hautement non linéaires et microstructurés". Besançon, 2008. http://www.theses.fr/2008BESA2072.

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Abstract (sommario):

La recherche en optique non linéaire s'est graduellement développée durant ces trois dernières décennies avec, en particulier, la découverte d'une multitude de phénomènes non linéaires dans les fibres optiques soumises à de fortes excitations lumineuses. Ce champ de recherche s'est récemment amplifié suite à l'avènement de nouvelles fibres optiques qui présentent un arrangement périodique de plusieurs centaines de canaux d'air parallèles le long de la fibre. Ces fibres, dénommées « fibre à cristal photonique » ont permis de convertir un faisceau laser monochromatique en un continuum de lumière blanche sur plus de 2 octaves en fréquence (c-à-d. , un laser arc en ciel allant de l'ultraviolet à l'infrarouge). De part leur propriété de brillance unique, ces nouvelles sources laser révolutionnent actuellement les applications en métrologie, en rendant possible des mesures absolues de fréquences optiques avec une précision sans précédent, mais aussi en optique biomédicale et en microscopie. Le cadre général dans lequel s'insère ce travail de thèse est celui de l'étude des phénomènes non linéaires et la génération de supercontinuum (SC) dans les fibres optiques hautement non linéaires et microstructurées. Dans un premier temps, nous démontrons analytiquement, et par le biais de validations numériques et expérimentales, que le phénomène d'instabilité modulationnelle présente une brisure de symétrie spectrale au voisinage de la longueur d'onde de dispersion nulle, due principalement à l'émission d'ondes dispersives induite par la fission de solitons instables. Puis nous décrivons une nouvelle méthode de mesure des coefficients de dispersion d'une fibre optique, jusqu'à l'ordre quatre, à partir de l'étude de ces deux processus. Nous étudions également des processus multiples de mélanges à quatre ondes à partir d'une onde pompe incohérente. Puis à partir de l'étude de ces phénomènes, nous développons une source SC entièrement fibrée, dont le spectre s'étend sur plus de 1000 nm autour de 1. 5 [micron], à l'aide d'une fibre optique hautement non linéaire et d'un laser à impulsions nanosecondes. Enfin, nous étudierons expérimentalement la génération de SC dans une fibre microstructurée présentant deux zéros de dispersion, en utilisant respectivement une excitation à une puis deux pompes. Nous montrons en particulier la génération de bandes doubles d'instabilité modulationnelle au voisinage du second zéro de dispersion, en accord avec no~ prédictions analytiques, ainsi qu'une cascade Raman anti-Stokes, puis la génération de SC de 1400 nm à 1700 nm. Enfin, nous réalisons un double pompage de la fibre optique par doublage de la fréquence du laser nanoseconde, afin d'accroître la bande du SC vers le domaine visible de 550 orna 1950 nm
Supercontinuum light generation is one of the most spectacular outcome of modem nonlinear optics as it possesses the spatial properties of a 'laser combined with an ultra-broad bandwidth spanning more than two octaves. Ln particular, small core microstructured fibres combined with femtosecond laser pulses have proven to be the most efficient way for supercontinuum generation. This thesis pro\ides a comprehensive review of the different physical mechanisms leading to the generation of these spectra in optical fibres, paying a special attention to the nanosecond and continuous-wave (cw) pumping scheme. We then investigate both numerically and experimentally cw modulation instability in the zero-dispersion wavelength region of conventional optical fibres. Our results reveal a symmetry breaking dynamics in the modulation instability spectra associated with the generation of dispersiVe waves that are a consequence of soliton fission. We then describe a novel convenient technique to allow the accurate measurement of the dispersion coefficients till fourth-order of single-mode optical fibres. The proposed method is based on a careful spectral analysis of modulation instability occurring in both normal and anomalous dispersion regime and the associated dispersive waves. We then demonstrate a 1000-nm wideband all fibre-format supercontinuum source by use of a highly nonlinear fibre and a self-Q- switched fibre laser. Besides we experimentally study a new regime for supercontinuum generation in the nanosecond pulsed regime using a microstructured optical fibre with two zero-dispersion wavelengths. Pumping at 1535 nm around the second zero dispersion yields a nearly fiat SC over 1350-1700 Dm. The interplay between the effects of modulation instability and stimulated Raman scattering are described through simple phase- matching relations. Cascaded anti-Stokes Raman generation due to phase-matching allowed by the group- velocity dispersion is also reported. We finally report visible and infrared supercontinuum generation by dual nanosecond pumping near the two zero dispersion wavelengths of the same microstructured fibre. The resulting spectrum extends from 550 nm to wavelengths higher than 1950 nm

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Coillet, Aurélien. "Microfibres pour l'optique non linéaire". Phd thesis, Université de Bourgogne, 2011. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00692071.

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Abstract (sommario):

Ce mémoire de thèse porte sur la fabrication, la caractérisation et l'utilisation de microfibres de verres en optique. Les microfibres sont des fibres optiques étirées à chaud par un procédé contrôlé en température et en contrainte, de manière à réduire leurs sections jusqu'à des valeurs inférieures à la longueur d'onde. Ces dimensions réduites confèrent aux microfibres des caractéristiques particulières, telles qu'un fort confinement du champ électromagnétique conduisant à une exaltation du coefficient non linéaire effectif ou une grande fraction de champ évanescent. Ces propriétés sont étudiées en première partie, puis les techniques expérimentales de fabrication et de manipulation de ces microfibres sont décrites. Dans un deuxième temps, les expériences cherchant à exploiter la grande non linéarité de ces microfibres sont présentées et interprétées. En particulier, on note la possibilité de générer un signal visible à partir d'une pompe à la longueur d'onde télécom par triplage de fréquence avec accord de phase. Afin d'obtenir des effets plus importants, l'opportunité de réaliser des microfibres en verres hautement non linéaires est discutée, ainsi que la faisabilité d'un laser basé sur des microfibres en verres dopés aux ions terres rares. Enfin, l'aspect champ évanescent est discuté dans le dernier chapitre, avec l'imagerie par microscopie en champ proche des microfibres.

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El, Dib Georges. "Fibres optiques en verre de borophosphate de niobium pour des applications en optique non linéaire". Electronic Thesis or Diss., Limoges, 2023. http://www.theses.fr/2023LIMO0004.

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Abstract (sommario):

Les principaux objectifs de cette thèse étaient de développer des fibres optiques de borophosphate riche en niobium avec une qualité optique améliorée ainsi que de tirer profit de leur haute non linéarité pour des applications comme dispositifs de guides d'ondes dans le proche infrarouge. Les travaux exposés dans cette thèse traitent d’aspects théoriques et pratiques en science des verres. Ils s’articulent autour du système vitreux borophosphate riche en niobium : (100-x) [(0,95 NaPO3 + 0,05 Na2B4O7)] - x Nb2O5 ; avec x le taux (mol %) de Nb2O5 dans le verre. Dans un premier temps, une étude détaillée portant sur les propriétés thermiques, rhéologiques et sur l’étirage des préformes a été réalisée. Grâce à cette étude une corrélation entre la composition et la capacité de fibrage des verres a pu être mise en évidence. La relation entre la méthode de synthèse du verre et les pertes optiques a ensuite été étudiée. Nous avons montré qu’une approche ne nécessitant pas la coulée du verre permet l’obtention de fibres avec des pertes significativement plus faibles. Dans un second temps, nous nous sommes intéressés à la haute non linéarité de ces verres. Nous avons démontré la faisabilité du traitement de polarisation thermique (poling) sur des fibres de sections rectangulaires pour la génération de seconde harmonique. D’autre part, les effets de propagation des impulsions laser intenses dans des fibres d’architectures cœur/gaine rectangulaire ont été explorés, montrant à terme la capacité de ces verres à générer des sources supercontinuum allant jusqu’a 2.5 µm
The main objectives of this thesis were to develop niobium-rich borophosphate optical glass fibers with improved optical quality and to take advantage of their high nonlinearity for their potential use as waveguide devices in the near infrared. The work presented in this thesis deals with theoretical and practical aspects of glass science. It is based on the niobium-rich borophosphate glass matrix : (100-x) [(0,95 NaPO3 + 0,05 Na2B4O7)] - x Nb2O5 ; where x is the Nb2O5 content (mol%) in the glass. First, a detailed study of the thermal/rheological properties and the drawing of the preforms has been performed. Thanks to this study, a correlation between the composition and the drawing ability of the glasses could be demonstrated. Then the relationship between the glass synthesis method and the optical losses has been studied. We have shown that a new approach eliminating the casting step allows to obtain fibers with significantly lower losses. In a second step, one is interested in exploiting the high nonlinearity of these glasses. We have demonstrated the feasibility of thermal poling treatment on fibers with rectangular cross sections for second harmonic generation. On the other hand, the effects of intense laser pulses propagation in fibers of rectangular core/cladding architectures were investigated, leading to show the ability of these glasses to generate supercontinuum sources up to 2.5 µm

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Nguyen, Thanh Nam. "Étude de composants optiques à base de fibres optiques non-linéaires". Rennes 1, 2008. http://www.theses.fr/2008REN1E003.

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Abstract (sommario):

Ce travail de thèse examine la possibilité d’utiliser des fibres microstructurées en verre de silice (FMS) et en verre de chalcogénure (FMC) pour des applications de régénération tout-optique à 40 Gbit/s. Les résultats originaux obtenus se situent sur les trois plans suivants : Premièrement, ce travail passe en revue plusieurs méthodes de résolution de l’équation non-linéaire de Schrödinger (ENLS) connues sous le nom de méthodes split-step Fourier (SSF) afin de modéliser la propagation non-linéaire dans une fibre optique. Pour trois de ces méthodes, des modifications de l’algorithme permettant d’augmenter l’efficacité de la méthode sont proposées. Ce travail présente également une nouvelle méthode SSF permettant de résoudre l’ENLS avec une précision choisie. Deuxièmement, ce travail présente, pour la première fois, les caractérisations optiques de fibres FMC et leur fort potentiel pour des applications non-linéaires. Des caractérisations de fibres FMS présentant notamment un gain Raman record sont également présentées. Une nouvelle méthode pour mesurer simultanément la dispersion et le coefficient non-linéaire de fibres, basée sur l’effet de compression soliton, est proposée. Enfin, ce travail propose un abaque pour le dimensionnement du régénérateur à 40 Gbit/s et étudie le rôle du pré-filtrage et le mécanisme de gigue temporelle introduite par le régénérateur. Ce travail propose également une nouvelle architecture de régénérateur à 40 Gbit/s afin d’éliminer des effets indésirable dans ce type du régénérateur tels que l’effet Brillouin et du mélange à quatre ondes intracanal. Son efficacité est démontrée au cours d’une expérience de régénération en boucle à recirculation
This work deals with the possibility of using silica holey fibres (SHF) and chalcogenide holey fibres (CHF) for applications in all-optical regeneration at 40 Gbit/s. The original results obtained during this work are arranged in three parts. Firstly, this work reviews several methods, known as the split-step Fourier (SSF) methods, to solve the non-linear Schrödinger equation (NLSE) in order to simulate nonlinear propagation in optical fibres. For three of these methods, modifications in their algorithms to increase their efficiency have been proposed. This work also presents a new SSF method which can solve the NLSE with a given accuracy. Secondly, this work presents, for the first time, the optical characterizations of CHF fibres and their strong potential for non-linear applications. The optical characterizations of SHF fibres, especially with a strong Raman gain, are also presented. A novel method, based on the effect of soliton compression, to measure simultaneously the dispersion and the nonlinear coefficient in an optical fibre, is also proposed. . Lastly, this work proposes an abacus for the dimensioning of the regenerator at 40 Gbit/s. It points out the role of pre-filtering and studies the mechanism of power-dependent-induced jitter introduced by the regenerator. This work proposes also a new architecture of regenerator at 40 Gbit/s, based on the use of a compressor which exploits self-phase modulation, to eliminate some undesirable effects such as Brillouin scattering and intra-channel four-wave mixing. The efficiency of the architecture is shown experimentally within a recirculating loop

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Lacourt, Pierre-Ambroise. "Technique ultrasensible de caractérisation d'impulsions courtes". Besançon, 2002. http://www.theses.fr/2002BESA2045.

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Abstract (sommario):

Bien que les méthodes de caractérisation complète d'impulsions courtes aient accompli des progrès considérables avec l'invention de l'autocorrélation résolue en fréquence (Frequency-Resolved Optical Gating, FROG), l'application de cette technique aux impulsions utilisées par les systèmes de télécommunications optiques reste problématique. En effet, celle-ci utilise une interaction non-linéaire pour réaliser une autocorrélation de l'impulsion, ce qui limite son application aux impulsions de forte énergie (de l'ordre de 1pJ). Cette thèse propose l'application du mélange quatre ondes dans une fibre, ce qui permet d'obtenir un gain de sensibilité appréciable en raison des bonnes propriétés non-linéaires de celles-ci. L'expérience a permis de caractériser des impulsions d'une énergie de 20fJ. Une étude de la propagation de telles impulsions sur 220km a aussi été réalisée, et a permis de confirmer la robustesse de la méthode ainsi que son applicabilité au cas des télécommunications optiques
Though complete characterization techniques have accomplished dramatic progress in the past, particularly with the invention of Frequency-Resolved Optical Gating (FROG), application of this technique to optical telecommunication systems is still jeopardized by the high pulse energy required. Indeed, FROG performs an autocorrelation of the pulse using an optical non-linearity, limiting its use about to 1pJ pulses. This thesis demonstrates the potentiality of using four-wave mixing in a fiber, thereby increasing sensitivity as a result of the fiber's good non-linear performances. Experimental studies showed that 20fJ pulses could be characterized on that way. Propagation of such pulses over 220km has been investigated using this new method, illustrating its ruggedness and applicability to optical telecommunications

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Kraych, Adrien. "Instabilités modulationnelles dans un anneau de recirculation fibré". Thesis, Lille 1, 2020. http://www.theses.fr/2020LIL1R038.

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Abstract (sommario):

Ces travaux de thèse portent sur l’instabilité modulationnelle dans un anneau de recirculation fibré. L’instabilité modulationnelle (appelée instabilité de Benjamin-Feir en hydrodynamique) est responsable de l’amplification exponentielle de faibles perturbations d’une onde plane, ce qui conduit à la déstabilisation de celle-ci et à l’apparition d’intenses structures cohérentes localisées dans l’espace et dans le temps. Les dynamiques spatio-temporelles, riches et complexes, issues de ce mécanisme sont la source d’un vif intérêt dans plusieurs champs de la physique où l’équation de Schrödinger non linéaire joue un rôle important. Afin d’étudier ce phénomène, nous avons construit un anneau de recirculation fibré permettant l’observation de l’évolution spatio-temporelle d’une onde lumineuse se propageant dans une fibre optique. Les dynamiques spatio-temporelles issues de l’instabilité modulationnelle diffèrent selon la nature de la perturbation qui déstabilise l’onde plane. Nous avons utilisé l’anneau de recirculation afin d’étudier la dynamique de deux types de perturbations : locale et aléatoire. Dans le cas de la perturbation locale, nous avons mis en évidence, pour la première fois, l’émergence de structures non linéaires oscillantes prédite dans le cadre de théories mathématiques. Dans le cas d’une perturbation aléatoire, nos travaux entrent dans le champ de la turbulence intégrable. Nous avons pu observer des dynamiques spatio-temporelles jusque là uniquement révélées par des simulations numériques et confronter les propriétés statistiques de nos résultats expérimentaux aux simulations numériques de l’équation de Schrödinger non linéaire
This thesis work deals with the modulation instability in a recirculating fiber loop. Modulational instability (called Benjamin-Feir instability in hydrodynamics) is responsible for the exponential amplification of weak perturbations of a plane wave, which leads to the plane wave destabilization and the emergence of intense coherent structures localized in space and time. The rich and complex spatio-temporal dynamic resulting from this mechanism is the source of important interest in several fields of physics where the nonlinear Schrödinger equation plays an important role. In order to study this phenomenon, we set up a recirculating fiber loop allowing us to measure the spatio-temporal evolution of a light wave propagating in an optical fiber. The spatio-temporal dynamics resulting from the modulation instability differ according to the nature of the perturbation which destabilizes the plane wave. We have used the recirculation fiber loop to study the dynamics of two types of perturbations: local and stochastic. In the case of local perturbation, we have demonstrated, for the first time, the emergence of oscillating nonlinear structures predicted within the framework of certain mathematical theories. In the case of a random perturbation, our work falls within the field of integrable turbulence. We were able to observe spatio-temporal dynamics until then only revealed by numerical simulations and to confront the statistical properties of our experimental results with numerical simulations of the nonlinear Schrödinger equation

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Kraych, Adrien. "Instabilités modulationnelles dans un anneau de recirculation fibré". Electronic Thesis or Diss., Université de Lille (2018-2021), 2020. http://www.theses.fr/2020LILUR038.

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Abstract (sommario):

Ces travaux de thèse portent sur l’instabilité modulationnelle dans un anneau de recirculation fibré. L’instabilité modulationnelle (appelée instabilité de Benjamin-Feir en hydrodynamique) est responsable de l’amplification exponentielle de faibles perturbations d’une onde plane, ce qui conduit à la déstabilisation de celle-ci et à l’apparition d’intenses structures cohérentes localisées dans l’espace et dans le temps. Les dynamiques spatio-temporelles, riches et complexes, issues de ce mécanisme sont la source d’un vif intérêt dans plusieurs champs de la physique où l’équation de Schrödinger non linéaire joue un rôle important. Afin d’étudier ce phénomène, nous avons construit un anneau de recirculation fibré permettant l’observation de l’évolution spatio-temporelle d’une onde lumineuse se propageant dans une fibre optique. Les dynamiques spatio-temporelles issues de l’instabilité modulationnelle diffèrent selon la nature de la perturbation qui déstabilise l’onde plane. Nous avons utilisé l’anneau de recirculation afin d’étudier la dynamique de deux types de perturbations : locale et aléatoire. Dans le cas de la perturbation locale, nous avons mis en évidence, pour la première fois, l’émergence de structures non linéaires oscillantes prédite dans le cadre de théories mathématiques. Dans le cas d’une perturbation aléatoire, nos travaux entrent dans le champ de la turbulence intégrable. Nous avons pu observer des dynamiques spatio-temporelles jusque là uniquement révélées par des simulations numériques et confronter les propriétés statistiques de nos résultats expérimentaux aux simulations numériques de l’équation de Schrödinger non linéaire
This thesis work deals with the modulation instability in a recirculating fiber loop. Modulational instability (called Benjamin-Feir instability in hydrodynamics) is responsible for the exponential amplification of weak perturbations of a plane wave, which leads to the plane wave destabilization and the emergence of intense coherent structures localized in space and time. The rich and complex spatio-temporal dynamic resulting from this mechanism is the source of important interest in several fields of physics where the nonlinear Schrödinger equation plays an important role. In order to study this phenomenon, we set up a recirculating fiber loop allowing us to measure the spatio-temporal evolution of a light wave propagating in an optical fiber. The spatio-temporal dynamics resulting from the modulation instability differ according to the nature of the perturbation which destabilizes the plane wave. We have used the recirculation fiber loop to study the dynamics of two types of perturbations: local and stochastic. In the case of local perturbation, we have demonstrated, for the first time, the emergence of oscillating nonlinear structures predicted within the framework of certain mathematical theories. In the case of a random perturbation, our work falls within the field of integrable turbulence. We were able to observe spatio-temporal dynamics until then only revealed by numerical simulations and to confront the statistical properties of our experimental results with numerical simulations of the nonlinear Schrödinger equation

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Nguyen, Thanh Nam. "Etude de composants optiques à base de fibres optiques non-linéaires". Phd thesis, Université Rennes 1, 2008. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00365863.

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Abstract (sommario):

Ce travail de thèse examine la possibilité d'utiliser de nouvelles fibres optiques fortement non-linéaires pour des applications de régénération tout-optique à 40 Gbit/s. Les fibres optiques étudiées sont des fibres optiques microstructurées en verre de silice et en verre de chalcogénure fabriquées dans le cadre d'une collaboration avec la Plate-forme d'Etudes et de Recherche sur les Fibres Optiques Spéciales (PERFOS, Lannion) et l'Equipe Verres et Céramiques (EVC) de l'UMR Sciences Chimiques de Rennes. Le régénérateur optique étudié est le régénérateur proposé par P.V. Mamyshev, basé sur le phénomène d'automodulation de phase dans une fibre optique non-linéaire. Les résultats originaux obtenus lors de ce travail de thèse se situent sur les trois plans suivants : la modélisation de la propagation non-linéaire dans les fibres optiques, la caractérisation de fibres optiques non linéaires et l'étude d'un régénérateur tout-optique à 40 Gbit/s.
En ce qui concerne la modélisation de la propagation non-linéaire, ce travail passe en revue plusieurs méthodes de résolution de l'équation non-linéaire de Schrödinger (ENLS) connues sous le nom de méthodes split-step Fourier. Pour trois de ces méthodes, une modification astucieuse de l'algorithme de résolution numérique de l'ENLS permettant d'augmenter l'efficacité de la méthode est proposée. Ce travail présente également une nouvelle méthode split-step Fourier permettant de résoudre l'ENLS avec une précision choisie.
Pour la partie concernant la caractérisation de fibres optiques non-linéaires, ce travail présente, pour la première fois, les caractérisations optiques de fibres optiques microstructurées en verre de chalcogénure et démontre leur fort potentiel pour des applications non-linéaires. Des caractérisations non-linéaires de fibres optiques microstructurées en verre de silice présentant une faible atténuation et un gain Raman record sont également présentées. Une nouvelle méthode pour mesurer simultanément la dispersion chromatique et le coefficient non-linéaire de fibres optiques, basée sur l'effet de compression soliton, est proposée.
Concernant l'étude du régénérateur de Mamyshev, ce travail propose une étude théorique conduisant à l'élaboration d'un abaque pour le dimensionnement du régénérateur et permettant d'étudier le rôle du pré-filtrage et le mécanisme de gigue temporelle introduite par le régénérateur. L'étude expérimentale du régénérateur met en évidence le rôle néfaste de l'effet Brillouin et du mélange à quatre ondes sur les performances d'un régénérateur à 40 Gbit/s. Une nouvelle architecture de régénérateur, basée sur l'utilisation d'un compresseur d'impulsions, est proposée afin d'éliminer ces effets indésirables. Son efficacité est démontrée au cours d'une expérience de régénération en boucle à recirculation.

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Tombelaine, Vincent. "Etude de rayonnements à large bande spectrale induits dans les fibres optiques microstructurées air-silice". Limoges, 2007. https://aurore.unilim.fr/theses/nxfile/default/3a75631c-da2c-4abb-922b-d1d032113bf1/blobholder:0/2007LIMO4023.pdf.

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Abstract (sommario):

Les travaux reportés dans ce manuscrit de thèse portent sur la génération de supercontinua dans les fibres optiques microstructurées air-silice. Le développement d’un nouveau système basé sur une double excitation de la fibre non linéaire (fondamental et harmonique) a permis l’obtention d’un supercontinuum dans le domaine infrarouge et visible. Après une étude systématique du phénomène, il a été montré que l’élargissement dans l’infrarouge était induit par une propagation soliton et que le continuum visible était généré par un effet de modulation de phase croisée. Deux nouvelles méthodes innovantes, issues de ces premières investigations, sont présentées. La première technique utilise la génération de second harmonique obtenue directement dans la fibre. La seconde technique est basée sur un mélange à quatre ondes intermodal particulier. Ces études ont été réalisées pour le développement d’outils de diagnostic pour la cytométrie de flux et l’imagerie non linéaire CARS
The investigations reported here concerns the generation of supercontinua in air-silica microstructured optical fibres. The development of a new system based on a double excitation (fundamental and harmonic) of nonlinear fibre allowed to obtain a supercontinuum in the infra-red and visible range. After a systematic study of the phenomenon, it was shown that the broadenings in the infra-red and in visible domains were generated by soliton propagations and cross phase modulation respectively. Then two new innovating methods, resulting from the double pumping device, were demonstrated. The first technique uses the second harmonic generation obtained directly in the fibre. The second one is based on a particular intermodal four wave mixing. These studies were carried out for the development of diagnosis tools for the flow cytometry and the nonlinear CARS imaging

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Zhou, Junhe. "Etude théorique et expérimentale des amplificateurs à fibres optiques". Paris, ENST, 2008. http://www.theses.fr/2008ENST0071.

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Abstract (sommario):

Les amplificateurs optiques sont des éléments déterminants pour les systèmes de communications optiques. Les amplificateurs exploitant les effets non linéaires dans fibres optiques qui utilisent comme milieu amplificateur les fibres de transmission elle-même ou une fibre dopée spécialement conçue. Ces amplificateurs présentent de nombreux avantages sur les amplificateurs optiques classiques comme les amplificateurs à lasers à semi-conducteurs ou les amplificateurs à fibre dopée à l'erbium (EDFA) par exemples. Ils ont en effet une bande passante d'amplification plus large et un facteur de bruit inférieur, du fait notamment qu’ils sont en en mesure de fournir amplification plus distribuée. Des recherches intensives ont été menées afin d’améliorer les performances pour les utiliser dans les systèmes de communications. Les trois types des amplificateurs non linéaires abordés dans cette thèse sont les amplificateurs à fibre Raman, les amplificateurs paramétriques à fibre et les amplificateurs Brillouin à fibre. Ces amplificateurs utilisent tous une non linéarité dans la fibre pour amplifier les signaux en utilisant une puissante pompe de fréquence plus élevée c’est-à-dire à de longueur d'onde plus courte. Pour les amplificateurs Raman et les amplificateurs Brillouin, la pompe est habituellement distante d'environ 100nm soit 10THz de la longueur d'onde du signal, tandis que les amplificateurs paramétriques exigent une pompe de longueur d'onde proche de la longueur d'onde de dispersion nulle de la fibre. Cette thèse est consacrée à des travaux recherche sur la modélisation mathématique et numérique des amplificateurs et des lasers à fibre et à la la leurs validations expérimental
Optical amplifiers are the key elements in optical communication systems. Nonlinear optical fiber amplifiers are optical amplifiers that use fibers, which can be either the transmission fiber or the specially designed fiber, as the gain media. Nonlinear optical fiber amplifiers have several advantages over the conventional optical amplifiers such as Erbium doped fiber amplifiers (EDFAs). They have lower noise figure, broader amplification range and are able to provide distributed amplification. Intensive researches have been carried out using them to improve the system performance. Mainly three types of the nonlinear amplifiers are addressed in this thesis, i. E. The Raman fiber amplifiers, the parametric fiber amplifiers and the Brillouin fiber amplifiers. These amplifiers all use the nonlinearity within the fiber to amplify the signals with a strong pump at the higher frequency or shorter wavelength. For Raman amplifiers/Brillouin amplifiers, the pump is usually about 100nm/10GHz away from the signal wavelength, while the parametric amplifiers require the pump wavelength to be close to the zero dispersion wavelength of the fiber. The dissertation is devoted to research on the mathematical modeling and experimental verification of the nonlinear fiber amplifiers and fiber lasers

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Sauter, Alexandre. "Attraction de polarisation et instabilité modulationnelle incohérente dans les fibres optiques". Dijon, 2006. http://www.theses.fr/2006DIJOS044.

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Abstract (sommario):

Cette thèse, intitulée « Attraction de polarisation et instabilité modulationnelle incohérente dans les fibres optiques », présente l’étude théorique et expérimentale de deux processus non linéaires novateurs induits par la propagation de lumière au sein de fibres optiques. Après avoir introduit quelques rappels théoriques utiles dans le premier chapitre, le second chapitre présente une étude sur l’Instabilité Modulationnelle incohérente dans les fibres optiques. Cette étude démontre la possibilité de générer de l’Instabilité Modulationnelle dans un milieu non linéaire à réponse instantané à l’aide d’une onde optique partiellement incohérente, et met en avant ses caractéristiques principales. Le troisième chapitre traite du phénomène d’attraction de polarisation dans les fibres optiques isotropes. Nous y démontrons son existence, ainsi que ses principales caractéristiques, et étudions l’usage qui pourrait en être fait pour des applications télécoms
This thesis, entitled « Polarisation attraction and incoherent modulation instability in optical fibers », presents a theoretical and experimental study of two original nonlinear processes induced by light propagation in optical fibers. We introduce in the first chapter some theoretical basics useful for the comprehension of this work. Then, we demonstrate in the second chapter that it is possible to observe modulation instability in optical fibers using a partially coherent optical beam. We highlight and observe the main properties of this phenomenon. In the next chapter, we describe an original polarisation attraction process taking place in isotropic fibers. Our work proves the existence of the phenomenon, and permits to define its main properties. Finally, we complete our study by looking at the potential applications of this attractor effect in the telecom domain

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Debut, Alexis. "Cohérence temporelle des lasers Brillouin à fibre optique". Lille 1, 2000. http://www.theses.fr/2000LIL10094.

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Abstract (sommario):

Le travail presente dans ce memoire porte sur l'etude theorique et experimentale de la coherence temporelle des lasers brillouin a fibre optique. Dans le cadre du modele coherent a trois ondes decrivant le comportement dynamique des lasers brillouin, nous etablissons une relation analytique liant la phase de l'onde stokes a celle de l'onde de pompe. Contrairement aux lasers classiques, nous montrons que le bruit de phase du laser de pompe est transfere a l'onde stokes emise apres avoir ete filtre et reduit. Il en resulte que le temps de coherence de l'onde stokes est beaucoup plus important que celui de l'onde de pompe. Le rapport entre ces deux temps de coherence est donne par un facteur k 2. Ce facteur depend simplement et uniquement du taux de perte de la cavite et du taux d'amortissement de l'onde acoustique. Nous presentons ensuite un protocole experimental dans lequel nous enregistrons la reponse du laser brillouin a une modulation de frequence du laser de pompe. Le rapport entre l'indice de modulation de l'onde de pompe et celui de l'onde stokes nous donne la valeur du coefficient k. Les resultats experimentaux confirment avec succes nos predictions theoriques. Pour terminer, nous appliquons nos methodes d'analyse a un laser brillouin injecte optiquement. Nous demontrons experimentalement et theoriquement que celui-ci emet un rayonnement stable en intensite quelque soit le regime de fonctionnement du laser brillouin.

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Macon, Louis. "Effets polarimétriques en régimes linéaires et non linéaire dans les fibres optiques uni modales biréfringentes". Nice, 1986. http://www.theses.fr/1986NICE4031.

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Abstract (sommario):

Évolution de la polarisation de la lumière dans une fibre optique monomode perturbée, notion de maintien de polarisation. Manifestations polarimétriques de l'effet Kerr optique en régime monochromatique. Transmission d'impulsions nanosecondes en présence d'un auto-effet Kerr trés faible devant l'effet de la biréfringence intrinsèque de la fibre et transmission d'une onde lumineuse monochromatique en présence d'un auto-effet Kerr comparable à l'effet de la biréfringence intrinsèque du milieu traverse

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Provino, Laurent. "Génération et amplification contrôlées de très larges bandes spectrales dans les fibres optiques conventionnelles et microstructurées". Besançon, 2002. http://www.theses.fr/2002BESA2042.

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Abstract (sommario):

Ce manuscrit de thèse est organisé en deux parties. Une première partie théorique porte sur l'étude du processus d'amplification paramétrique de signaux faibles dans les fibres optiques, conventionnelles ou no linéaires, afin de concevoir des amplificateurs optiques à ultra-larges bandes spectrales et à profil de gain plat, deux critères essentiels permettant d'accroître les débits des transmissions multiplexées en longueur d'onde. Un second volet s'intéresse à une nouvelle génération de fibre en silice, la fibre microstructurée. Les propriétés peu communes de ces fibres ont été étudiées en développant un outil de modélisation original, basé sur la méthode de Galerkin vectorielle. La génération de supercontinuums spectraux dans ces fibres a été également démontrée à la fois en régimes nanoseconde et femtoseconde et analysée à partir de concepts théoriques analytiques et numériques. Enfin, les propriétés de maintien de polarisation de la fibre microstructurée ont été étudiées
This PhD thesis manuscript is organized in two parts. The first, theoretical, part deals with fibre optical parametric amplification in conventional and highly non linear fibres. New amplifier schemes aimed at increasing the transmission rates of wavelength-division-multiplexed systems are proposed and characterized. Flat gain spectra over very large bandwidths are obtained using two pumps in a single fibre, or a single pump in a multi-section, dispersion-tailored fibre arrangement. The second part studies air-silica microstructured fibres. An efficient modelling tool based on the vectorial Galerkin method is developed in order to study their novel guiding and dispersion properties. Supercontinuum generation in these fibres is also demonstrated, both in the nanosecond and femtosecond pulse pumping regimes, and explained through analytical and numerical calculations. Finally, polarisation mode dispersion and vectorial modulational instability in the microstructured fibre are studied

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Legrand, Anne. "Etude des amplificateurs paramétriques à fibre optique pour leur utilisation dans les systèmes de transmissions optiques haut débit multiplexées en longueur d'ondes". Limoges, 2005. http://aurore.unilim.fr/theses/nxfile/default/da5f88b6-5557-4d4e-9780-8eebb1613012/blobholder:0/2005LIMO0031.pdf.

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Abstract (sommario):

Pour augmenter la quantité d'information transmise par les réseaux de télécommunications optiques, les équipementiers souhaitent étendre la bande spectrale utilisée. Ceci nécessite de nouveaux amplificateurs optiques. Les amplificateurs paramétriques à fibre optique présentent l'avantage de produire une large bande de gain. Au cours de cette thèse, leurs conditions de fonctionnement ont été étudiées afin de vérifier leur adéquation aux systèmes de transmission optique. Cette étude a montré qu'un amplificateur paramétrique peut produire une bande de gain répondant aux exigences des transmissions multiplexées en longueur d'onde. De plus, un facteur de bruit de 4 dB a été mesuré électriquement. Par contre, une attention particulière doit être portée au dispositif de pompage optique. Ce travail a permis de mieux définir ses caractéristiques essentielles pour résister à l'effet néfaste de la diffusion Brillouin et assurer une amplification faible bruit et sans distorsion des canaux
To increase the quantity of information transmitted in optical telecommunications networks, equipment suppliers wish to extend the spectral band, which requires new optical amplifiers. Fibre optical parametric amplifiers can provide a broadband gain. During this thesis work, the operating conditions have been studied so as to check their adequacy with the constraints of optical transmission systems. This study showed that a parametric amplifier could produce a band of gain that fulfils the requirements of wavelength-multiplexed transmissions. However interactions between channels should be further studied. Besides, cautious attention must be paid to the optical pumping device. This work aimed in better defining its essential characteristics to resist the harmful effect of the Brillouin diffusion and to ensure low noise amplification without distortions of the channels

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Hanna, Marc. "Sources laser femtoseconde à fibre optique". Habilitation à diriger des recherches, Université Paris Sud - Paris XI, 2013. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00806296.

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Abstract (sommario):

Les sources laser à fibre sont de plus en plus utilisées dans des domaines très divers car elles possèdent des avantages majeurs : qualité de faisceau, intégration, possibilité d'émettre une puissance moyenne élevée, efficacité, robustesse. Nous présentons des travaux de recherche visant à étendre les performances des sources ultrarapides basées sur les fibres en utilisant des effets d'optique non linéaire et en proposant de nouvelles architectures laser.

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De, la Gorce Aliénor. "Manipulation des propriétés de cohérence spatio-temporelle de la lumière par mélange à deux ondes opto-numérique". Thesis, université Paris-Saclay, 2020. https://pastel.archives-ouvertes.fr/tel-03179767.

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Abstract (sommario):

La propagation de signaux optiques à travers des milieux diffusants ou multimodes est un problème largement étudié dans la communauté scientifique. De nombreuses études ont été conduites dans le but de développer des méthodes efficaces pour la reconstruction d'information après une propagation ayant modifié le contenu envoyé. De telles études font échos à de nombreux domaines d'applications, comme les télécommunications optiques ou l'endoscopie en biologie. Dans ce but, de nombreuses approches ont été envisagées dans les dernières années. Certaines s'appuient sur l'utilisation de cristaux photoréfractifs, de valves optiques, et de plus en plus largement sur des techniques d'holographie numérique basées sur l'utilisation de modulateurs spatiaux de lumière.Pendant ma thèse, j'ai développé une nouvelle approche sur l'étude et la manipulation des propriétés de cohérence spatio-temporelle d'un faisceau après propagation à travers un fibre multimode. Cette méthode s'appuie sur une interaction de mélange à deux onde opto-numérique, reposant sur l'utilisation combinée d'une caméra et d'un modulateur spatial de lumière. Cette étude découle d'expériences de mélange à deux ondes initialement réalisées dans des milieux photoréfractifs. Mais contrairement à ces expériences, les paramètres intervenant dans cette expérience ne sont pas soumis aux propriétés intrinsèques du matériau et permet ainsi une plus grande flexibilité quant à la manipulation des propriétés de cohérence spatio-temporelle du signal
Propagation of optical signals through multimode scattering media is a very fundamental problem in physics. Many studies have been conducted in order to find efficient methods for the reconstruction of information from a scrambled content. Applications range from telecommunication information retrievement to biological endoscopy. In these goals, various approaches have been developed in the past few years. Some are based on two-wave mixing interaction in photorefractive crystals, others use light valves or numerical holography based on a spatial light modulator.During my PhD, I designed a new method for the study of spatio-temporal properties of optical information that has been scrambled through a multimode medium. This method relies on a digitally assisted two-wave mixing interaction based on a camera - Spatial light modulator combination. This study ensues from signal manipulation with a photorefractive crystal experiment. Besides, experimental parameters are not limited by the intrinsic properties of a crystal and allows much more flexibility on the light manipulation

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Suran, Eric. "Imagerie discrète dans un réseau de guides optiques réalisé par inscription femtoseconde : focalisation discrète dans une fibre optique multicoeur". Limoges, 2009. https://aurore.unilim.fr/theses/nxfile/default/21087bc8-36f0-49fe-819d-1587fa690759/blobholder:0/2009LIMO4065.pdf.

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Abstract (sommario):

L’imagerie optique haute résolution à l’échelle cellulaire destinée à la recherche en biologie et en médecine a atteint une grande maturité ces dernières années via l’utilisation par exemple de la microscopies de fluorescence biphotonique. La nouvelle étape de développement de ces microscopes est l’emploi de guides optiques pour déporter in vivo et in situ la lumière d’excitation nécessaire à la visualisation des cellules. Dans le cadre du projet SYDIMEN (SYstèmes DIscrets et Micro Endoscopie Non-Linéaire), cette thèse présente une étude qui se propose d’évaluer le potentiel de guides optiques à cœurs multiples couplés fonctionnant dans un régime de propagation spécifique dit de « diffraction discrète ». Après avoir défini et discuté ce qu’est un système « discret », deux configurations utilisant ces composants « discrets » sont successivement démontrées numériquement et expérimentalement : l'imagerie discrète et la focalisation discrète
High resolution imaging for cellular scale in biolical an medecine research has reached a high reliability and currently gives a lot of scientific results for example with two-photon absorption microscopy. The new development step is now to use optical waveguides to transport light directly through cells. In the frame of SYDIMEN project, this thesis present a study that evaluate the feasibility of using optical waveguides with several coupled cores in a specific propagation scheme called “discrete diffraction”. After giving a definition of what is a discrete system, two settings using these devices are successively demonstrated numerically and experimentally: discrete imaging and discrete focusing

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Quiquempois, Yves. "Création et caractérisation d'une susceptibilité non-linéaire d'ordre deux dans les verres massifs et dans les fibres optiques à base de silice". Lille 1, 1999. https://pepite-depot.univ-lille.fr/LIBRE/Th_Num/1999/50376-1999-131.pdf.

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Abstract (sommario):

La nature amorphe des verres de silice entraîne l'absence de susceptibilité non-linéaire d'ordre deux Chi( 2 ). Néanmoins, la possibilité de créer une susceptibilité Chi( 2 ) par la méthode de polarisation thermique a été démontrée en 1991. Cette méthode consiste à chauffer à une température optimale le matériau soumis à un champ électrique. Ce résultat est expliqué par l'apparition d'un champ électrique statique permanent dans le verre et par l'orientation d'entités hyperpolarisables durant la polarisation. Partant d'un modèle de conduction ionique, nous avons calculé les variations des susceptibilités Chi( 1 ) et Chi( 2 ) induites dans le matériau polarisé. Pour vérifier la validité de ce modèle, nous avons réalisé des expériences sur des lames de verre de compositions différentes (Infrasil 301, Suprasil I, verres germanosilicates) et dans des fibres optiques à structure évidée. Dans les échantillons massifs, nous avons utilisé la méthode des franges de Maker spatiales afin de caractériser la susceptibilité Chi( 2 ) créée. Cette méthode consiste à mesurer la puissance harmonique générée dans le verre en fonction de l'angle d'incidence d'un faisceau pompe sur l'échantillon. Nous avons amélioré les performances de cette méthode en mettant au point un montage original. Deux lentilles hémisphériques, placées de chaque coté de la lame polarisée, permettent d'atteindre des angles de propagation interne proche de 90°. Ainsi, nous avons montré que, dans les verres en Infrasil 301, la susceptibilité Chi( 2 ) créée est localisée dans une fine couche située près de la surface anodique, alors qu'elle existe dans tout le volume d'un verre de Suprasil I. L'étude de la polarisation thermique des fibres optiques a permis de déduire le sens du champ électrique créé dans le matériau. Le dispositif utilisé pour les mesures préfigure le commutateur ou le modulateur tout fibre qui pourrait s'appliquer à la technologie des télécommunications optiques.

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Robichaud, Louis-Rafaël, e Louis-Rafaël Robichaud. "Génération de supercontinuum dans l'infrarouge moyen à partir de fibres optiques à saut d'indice". Master's thesis, Université Laval, 2020. http://hdl.handle.net/20.500.11794/38229.

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Abstract (sommario):

Ce mémoire porte sur la génération de supercontinuum (SC) dans l’infrarouge moyen (mid-IR) à partir de fibres optiques à saut d’indice en vue d’aider l’innovation de la prochaine génération de systèmes lasers spectroscopiques autant en télédétection qu’en microscopie. Une revue exhaustive de littérature ainsi qu’une explication des bases théoriques de la génération de SC mid-IR sont présentées. Deux résultats d’impact ont été obtenus au cours des travaux. D’abord, le premier SC de type cascade s’étalant jusqu’à 8 μm a été démontré, et ce via une fibre optique d’AsSe monomode par un pompage d’impulsions picosecondes amplifiées. Ensuite, le premier SC atteignant une puissance moyenne de l’ordre du watt a été démontrée dans une fibre d’AsSe/AsS. Ce dernier résultat a été possible grâce au développement d’un laser à fibre ultrarapide amplifié émettant des impulsions hautement énergétiques à 3.6 μm et, aussi, à la déposition d’une couche mince antireflet d’Al2O3.
Ce mémoire porte sur la génération de supercontinuum (SC) dans l’infrarouge moyen (mid-IR) à partir de fibres optiques à saut d’indice en vue d’aider l’innovation de la prochaine génération de systèmes lasers spectroscopiques autant en télédétection qu’en microscopie. Une revue exhaustive de littérature ainsi qu’une explication des bases théoriques de la génération de SC mid-IR sont présentées. Deux résultats d’impact ont été obtenus au cours des travaux. D’abord, le premier SC de type cascade s’étalant jusqu’à 8 μm a été démontré, et ce via une fibre optique d’AsSe monomode par un pompage d’impulsions picosecondes amplifiées. Ensuite, le premier SC atteignant une puissance moyenne de l’ordre du watt a été démontrée dans une fibre d’AsSe/AsS. Ce dernier résultat a été possible grâce au développement d’un laser à fibre ultrarapide amplifié émettant des impulsions hautement énergétiques à 3.6 μm et, aussi, à la déposition d’une couche mince antireflet d’Al2O3.
This thesis focuses on the generation of supercontinuum (SC) in the mid-infrared (mid- IR) from step-index optical fiber in order to help the next generation of spectroscopic laser systems in both remote sensing and micro-spectroscopy applications. A comprehensive review of the literature as well as an explanation of the theoretical basis of mid-IR SC generation is presented. Two impact results were obtained during the master. First, the first cascaded SC up to 8 μm was demonstrated via a single-mode AsSe optical fiber by pumping with amplified picosecond pulses. Then, the first SC reaching an average power in the watt-level was demonstrated in an AsSe fiber, thanks to the amplified femtosecond fiber laser emitting high energy pulses at 3.6 μm and the deposition of a Al2O3 anti-reflection coatings.
This thesis focuses on the generation of supercontinuum (SC) in the mid-infrared (mid- IR) from step-index optical fiber in order to help the next generation of spectroscopic laser systems in both remote sensing and micro-spectroscopy applications. A comprehensive review of the literature as well as an explanation of the theoretical basis of mid-IR SC generation is presented. Two impact results were obtained during the master. First, the first cascaded SC up to 8 μm was demonstrated via a single-mode AsSe optical fiber by pumping with amplified picosecond pulses. Then, the first SC reaching an average power in the watt-level was demonstrated in an AsSe fiber, thanks to the amplified femtosecond fiber laser emitting high energy pulses at 3.6 μm and the deposition of a Al2O3 anti-reflection coatings.

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Yi, Lilin. "Ralentissement de la lumière par effets non-linéaires dans les fibres optiques pour les systèmes de communications à haut débit". Paris, ENST, 2007. http://www.theses.fr/2007ENST0037.

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Abstract (sommario):

La lumière lente, qui correspond au contrôle de la vitesse de propagation de la lumière par dispersion guide ou matériau du milieu considéré, est une fonction photonique « clé » pour le développement des futures générations de réseaux de communication optique : ligne à retard, synchronisation temporelle de paquets optiques, mémoires tampon. Les résonances associées aux diffusions Raman et Brillouin ou à l'amplification paramétrique dans les fibres optiques ont été proposées pour le ralentissement de la lumière. Il résulte de la courbe de gain une variation brutale de l'indice de réfraction autour de la fréquence de résonance, phénomène physique exprimé au travers des relations de Kramers-Kronig. Cette transition rapide engendre une forte variation de l'indice de groupe au travers du milieu considéré. Les résultats publiés précédemment ont principalement concerné des signaux lents et plus rarement des signaux à haut-débit (> 10 Gb/s) plus proches des applications aux télécommunications optiques. Dans cette thèse, nous utilisons le processus paramétrique bande étroite et le phénomène de diffusion Brillouin stimulée (SBS) large bande dans les fibres afin de réaliser des lignes à retard ajustables pour des signaux à 10 Gb/s. Les performances de la lumière ralentie seront évaluées en mesurant le temps de retard maximum, la qualité du signal retardé par l'ouverture de l’oeil et le taux d'erreur binaire (BER), ainsi que l'optimisation du signal en réduisant au minimum les distorsions induites par la lumière lente
Slow light, referring to slowing down the propagation velocity of the light through engineering the material dispersion or waveguide dispersion of the medium, is a promising technology for optical buffering and packet synchronization in future all-optical communication networks. Recently, slow light in fibers are rapidly developing for their compatibility with fiber-optic communication systems, where the fiber nonlinearities such as stimulated Brillouin scattering (SBS), stimulated Raman scattering (SBS) and parametric process are used to shape the material dispersion of the fiber so as to realize the slow light based on the well-known Kramers-Kronig relationship. What’s more, for being compatible with the present 10-Gb/s optical communication systems, the system performances of 10-Gb/s signals delayed in the fiber nonlinearities based slow light should be thoroughly evaluated. In this thesis, we utilize the narrow band parametric process and broadband SBS in fiber to realize the tunable delay of 10-Gb/s signals. We evaluate the performances of the slow-light delay lines by measuring the maximal delay time, the fractional delay and the signal quality such as eye opening and bit-error-rate (BER) of the delay signal, and optimize the signal quality by minimizing the slow-light induced distortions

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Van, Simaeys Gaëtan. "Instabilité, solitons et solhiatons: une approche expérimentale de la dynamique non linéaire en fibres optiques". Doctoral thesis, Universite Libre de Bruxelles, 2003. http://hdl.handle.net/2013/ULB-DIPOT:oai:dipot.ulb.ac.be:2013/211337.

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Abstract (sommario):

Il y a un demi siècle, Fermi, Pasta et Ulam découvraient la récurrence du même nom, et créaient une discipline nouvelle, la dynamique non linéaire. Leur expérience numérique consistait à exciter le mode fondamental d'une chaîne d'oscillateurs reliés entre eux par des ressorts linéaires et faiblement non linéaires. Alors qu'ils s'attendaient à ce que l'énergie se répartisse progressivement sur un large spectre en raison du couplage non linéaire, ils observèrent au contraire un échange périodique (récurrent) d'énergie entre quelques-uns des modes d'ordre inférieur uniquement. Dix ans plus tard, des chercheurs ont interprété ce comportement récurrent comme le résultat de l'interaction entre des impulsions qui se propagent sans se déformer et résistent aux collisions entre elles, les solitons. Par la suite, le soliton a émergé dans différents domaines pour finalement occuper le cœur des sciences non linéaires. Et c'est sans doute en optique non linéaire que le soliton a connu ses plus grands succès, tant sur le plan fondamental que sur celui des applications. En particulier, les phénomènes non linéaires sont aisés à observer dans les fibres optiques grâce au large éventail des sources lasers disponibles et en raison du fort confinement de la lumière qui s'y propage.

Dans notre travail de thèse, nous avons apporté la première démonstration expérimentale de la récurrence de Fermi-Pasta-Ulam dans la dynamique d'instabilité modulationnelle en fibre optique. En effet, une onde continue perturbée évolue spontanément, sous certaines conditions, en un train d'impulsions :l'énergie est transférée du mode fondamental (l'onde continue) aux modes d'ordre supérieur. La théorie prévoit qu'ensuite, l'onde continue initiale se reforme comme l'énergie revient vers le mode fondamental. Pour réaliser cette expérience, il faut parvenir à rencontrer les conditions prescrites par la théorie tout en évitant l'intervention d'effets perturbateurs. Dans ce but, nous avons étudié l'évolution d'impulsions plateaux, qui reproduisent les conditions d'onde continue requises par la théorie tout en permettant d'atteindre des puissances suffisantes pour observer la récurrence.

Nous nous sommes ensuite intéressés à un nouveau type de soliton appelé paroi de domaines de polarisation, qui se présente comme la structure de commutation entre deux domaines semi-continus de polarisations circulaires orthogonales. En principe, les parois de domaines pourraient être exploitées dans les lignes de transmission optique où elles serviraient à séparer des séquences de bits de valeurs différentes, le 1 logique étant représenté par exemple par une polarisation circulaire droite, et le 0 par la polarisation circulaire orthogonale. Ces parois se propagent sans déformation et, contrairement aux solitons habituellement utilisés pour la transmission par fibre optique, elles conservent une position stable au sein du train de données transmis. Grâce à cette stabilité intrinsèque des parois de domaines, il devient possible de rapprocher des impulsions successives et d'accroître le débit des lignes de transmission, qui pourrait atteindre le Tbit/s en monocanal. Toutefois, les parois de domaines de polarisation n'existent en théorie que dans les fibres isotropes, alors que les fibres réelles sont soumises à de nombreuses perturbations qui les rendent biréfringentes. Dans notre travail, nous avons déterminé les paramètres d'une fibre spéciale qui permette l'observation de parois de domaines dans des conditions réalistes, mais nous n'avons pas réalisé l'expérience car la fibre commandée n'a pas pu être fabriquée.

Si l'amélioration des performances des systèmes de télécommunications futurs passera nécessairement par l'accroissement des débits d'information en monocanal, elle exigera également la mise au point de dispositifs tout optiques, donc ultra-rapides, destinés au routage et au traitement des signaux transmis. Au-delà des applications en télécommunications, le développement de tels dispositifs provoquerait une véritable révolution photonique :les photons, plus rapides, supplanteraient pour les tâches usuelles les électrons utilisés dans les transistors électroniques. Ces dispositifs photoniques sont généralement basés sur les propriétés particulières résultant de la périodicité intrinsèque des matériaux utilisés. Cette périodicité se traduit par l'existence d'une bande interdit :quand les photons s'y trouvent (on dit alors qu'ils vérifient approximativement la condition de Bragg), ils ne peuvent se propager. Par ailleurs, la transmission de ces dispositifs est contrôlée en exploitant leurs propriétés non linéaires. Dans le cas des fibres, la bande interdite peut être réalisée quasiment sur mesure en imposant une modulation périodique contrôlée de l'indice de réfraction de la fibre. On crée ainsi un réseau de Bragg fibré, dans lequel la lumière subit une forte réflexion quand elle vérifie la condition de Bragg. Pourtant, même dans ces conditions, des impulsions suffisamment intenses appelées solhiatons peuvent encore subsister et se déplacer dans le réseau, les effets non linéaires compensant la réflexion du réseau. Pour observer les solhiatons, il faut toutefois parvenir à plonger immédiatement et complètement les impulsions dans le réseau, sans quoi elles sont irrémédiablement réfléchies par le réseau. Pour y parvenir, nous avons généré un réseau de Bragg dynamique :il se déplace le long de la fibre avec les impulsions. Nous avons constaté le confinement de deux impulsions qui, en l'absence du réseau dynamique, se propageraient à des vitesses différentes en raison de la dispersion chromatique. Ces impulsions devraient en plus se propager sans déformation, mais nous n'avons pas pu l'observer dans nos conditions expérimentales. Ce confinement constitue la première démonstration expérimentale du processus de formation de solhiatons stationnaires. Transposé des fibres aux matériaux semi-conducteurs, le solhiaton pourrait être exploité dans certains types de transistors photoniques. Les perspectives sont ambitieuses de voir un jour les résultats de notre recherche fondamentale contribuer à l'émergence de nouvelles applications.

Doctorat en sciences appliquées
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Duhant, Mathieu. "Etude des sources supercontinuum à fibres transparentes dans le moyen infrarouge". Phd thesis, Université de Bourgogne, 2012. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00833949.

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Abstract (sommario):

Les travaux réalisés dans ce manuscrit portent sur l'étude de la génération de supercontinuum dans des fibres transparentes dans le moyen infrarouge. Afin de générer un supercontinuum entre 3 et 5 µm, nous chercherons à comparer différentes familles de verres tels que les verres de fluorures, les verres d'oxydes de tellures et les verres de chalcogénures. Ces fibres sont pompées à l'aide de laser à fibre émettant autour de 2 µm en régime impulsionnel nanoseconde ou picoseconde. Cette longueur d'onde permet de s'approcher du zéro de dispersion chromatique de certaines fibres. Nous générons un supercontinuum jusqu'à 3800 nm dans des verres fluorés. Une connectique, dont la transmission est d'environ 75 %, est réalisée entre une fibre ZBLAN et une fibre SiO2. Une mesure des raies d'absorption du méthane est réalisée autour de 3300 nm à l'aide du supercontinuum généré dans les verres fluorés. Un supercontinuum est généré jusqu'à 2900 nm dans une fibre en oxyde de tellure. L'étendue du spectre aux grandes longueurs d'onde est limitée par l'atténuation de la fibre. Enfin, plusieurs compositions de verres de chalcogénures sont testées (As38Se62, As40S60, Ge10As22Se68). Ces fibres seront tout d'abord pompées dans leur régime de dispersion normale et nous observerons la formation de 4 sauts Raman successifs. Le gain Raman dans les verres AsSe est estimé à (1,6+/- 0,5) x 10E-11 m/W. Un compromis entre le contrôle de la dispersion chromatique et le couplage dans la fibre nous conduit à réaliser des fibres effilées dont le diamètre varie sur la longueur de la fibre. Nous obtiendrons alors un supercontinuum dans une fibre effilée en verre d'AsSe jusqu'à 2600 nm

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Norcia-Molin, Stéphanie. "Augmentation de la profondeur de modulation de signaux hyperfréquence sur porteuse optique par effets non linéaires dans les fibres". Paris 11, 2004. http://www.theses.fr/2004PA112118.

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Abstract (sommario):

La fibre optique tend à remplacer le câble coaxial dans de nombreux systèmes de transport et de traitement de signaux hyperfréquence. En particulier les générations futures de systèmes radar seront équipées de laisons opto-électroniques utilisant ainsi avec profit les avantages de la fibre optique (faibles pertes, poids, encombrement et coût et large bande-passante). Dans ces futurs systèmes radar, la transposition linéaire de l'information hyperfréquence sur porteuse optique avec des modulateurs d'intensité intégrés classiques (type mach-zehnder) est limitée en amplitude. Le signal optique résultant comporte donc une faible partie modulée contenant l'information hyperfréquence et une forte composante continue susceptible de saturer certains composants de la liaison opto-électronique. Dans ce travail nous avons étudié deux processus non-linéaires dans les fibres optiques permettant d'atténuer de faÇon sélective et dynamique uniquement la porteuse optique du signal et non l'information hyperfréquence qu'elle transporte. Cela revient à augmenter le contraste du signal, c'est-à-dire sa profondeur de modulation. Le premier effet étudié est la diffusion brillouin stimulée dans les fibres optiques (y compris dans les fibres optiques à cristaux photoniques). Le second effet étudié est le mélange à deux ondes par saturation du gain dans une fibre optique amplificatrice. La faisabilité de l'augmentation de profondeur de modulation du signal hyperfréquene sur porteuse optique par ces deux techniques respectivement a été démontrée. Une augmentation de la profondeur de modulation du signal d'un facteur 10 000 a été démontrée, sans dégradation du signal hyperfrequence
Optical fibres tend to replace coaxial cables in many systems of transport and processing of microwave signals. In particular, future generations of radar systems will be equipped with opto-electronic links thus using with profit the advantages of optical fibres (weak weight, size, cost and large bandwidth). In these future radar systems, the linear transposition of microwave information on optical carrier with traditional integrated intensity modulators (such as mach-zehnder) is amplitude-limited. The resulting signal is thus composed of a weak modulated part containing the microwave information and of a strong continuous component which can saturate some of the opto-electronic link components. In this work we studied two non-linear processes in optical fibres allowing selective and dynamic attenuation of the optical carrier only, without any attenuation of the microwave signal. This means an increase of the signal contrast, that is to say an increase of its modulation depth. The first studied effect is stimulated brillouin scattering in optical fibres (including in photonic crystal fibres). The second studied effect is two wave mixing by gain saturation in an amplifying optical fibre. The feasibility of modulation depth increase of the microwave signal by these two techniques respectively has been proven. An increase of the modulation depth of the signal by a factor 10 000 has been demonstrated

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Kibler, Bertrand. "Propagation non-linéaire d'impulsions ultracourtesdans les fibres optiques de nouvelle génération". Phd thesis, Université de Franche-Comté, 2007. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00169957.

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Abstract (sommario):

Les fibres à cristaux photoniques (PCF) et autres fibres fortement non-linéaires conventionnelles (HNLF) représentent une nouvelle catégorie de guides d'ondes optiques qui possèdent des caractéristiques de dispersion et de non-linéarité inédites. Elles permettent, en effet, d'accroître fortement les effets non-linéaires avec des paramètres de dispersion multiples. De nombreux travaux récents ont déjà exploité ces propriétés pour la génération de spectres à très large bande au moyen de la génération de supercontinuum. L'étude de tels élargissements spectraux, en particulier dans les PCF, nécessite alors une modélisation précise de la propagation des impulsions. L'extension des modèles existants basés sur l'équation non-linéaire d'enveloppe de Schrödinger a été réalisée pour inclure des effets tels que de la dépendance en fréquence de l'aire effective du mode guidé et la génération de troisième harmonique. Les conséquences de tels effets sont décrites ainsi que de nouvelles perspectives pour la génération de supercontinuum. L'autre aspect attrayant de cette nouvelle génération de fibres optiques, en particulier concernant les HNLF, est leur utilisation dans l'important développement actuel des sources fibrées femtosecondes, proche de la longueur d'onde des télécommunications à 1550 nm. Dans ce cadre, deux systèmes expérimentaux ont été mis en place, permettant respectivement d'obtenir par compression non-linéaire des impulsions sub-30 fs et de générer des impulsions paraboliques de manière passive. Ces dispositifs sont basés sur l'utilisation et la gestion de très courtes longueurs de fibres commerciales de type HNLF, menant alors à des dispositifs ultra-compacts.

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Coulombier, Quentin. "Fibres microstructurées en verres de chalcogénures pour la génération de super continuum et le transport de puissance dans les fenêtres atmosphériques 3-5 et 8-12 µm". Rennes 1, 2010. https://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00531237.

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Abstract (sommario):

Deux intérêts des verres de chalcogénures (VC) sont leur transparence dans l’infrarouge (IR) et leurs propriétés non linéaires. Les fibres microstructurées (MOF) permettent un guidage monomode et/ou d’exacerber les effets non linéaires (ENL). Les MOF en VC permettent un guidage monomode et/ou des ENL importants dans l’IR. Les MOF en VC peuvent servir à fabriquer des lasers fibrés, pour la spectrométrie, pour l’interférométrie, et pour la régénération de signal, la génération de sources large bande, et des applications militaires. La fabrication par moulage des MOF en VC développée dans cette thèse donne les pertes optiques les plus basses dans ces fibres. De nombreuses MOF sont fabriquées en As-Se, en Te-As-Se. Des MOF sont synthétisées pour toutes les applications visées. De la diffusion Raman et de l’automodulation de phase ont été générés dans ces MOF. En outre, la recherche d’une composition fortement NL et adaptable au moulage est déterminée par le biais d’un plan d’expérience
Two interests in chalcogenide glasses (CG) are their transparency in the infrared and their non linear properties. The microstructured optical fibers (MOF) allow single mode signal guiding and/or exacerbate non linear effects. CG MOF permit to obtain single mode and/or non linear fibers in the infrared region. There are many potential applications for MOF. They can be used to build lasers, for spectrometry of for nulling interferometry, and for signal regeneration, supercontinuum sources, or military applications. The elaboration of CG MOF made by a casting method is explained. This method permits to obtain the lowest optical losses in CG MOF. Many MOF were fabricated in As-Se, Te-As-Se glasses. Various fiber geometries were fabricated to cover all the applications. Then, chalcogenide MOF are tested to obtain self phase modulation and Raman scattering. Besides, a strongly non linear composition, with good thermal properties to be molded, was determined using a design of experiments

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Ducros, Nicolas. "Génération de supercontinuum dans le moyen infrarouge à l'aide de fibres optiques". Limoges, 2010. https://aurore.unilim.fr/theses/nxfile/default/1ff43c99-e824-4b15-b1cb-5e40b4405d47/blobholder:0/2010LIMO4040.pdf.

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Abstract (sommario):

L'objectif de cette thèse est l'étude et le développement de sources lumineuses, émettant dans le moyen infrarouge (2 µm < λ < 5 µm), via la génération de supercontinuum dans des fibres optiques. Tout d'abord, les phénomènes physiques mis en jeu et nécessaires à l'obtention de supercontinuum dans des fibres optiques sont rappelés et décrits. Le premier axe expérimental étudié est centré sur la génération de supercontinuum infrarouge dans une fibre optique microstructure en verre d'oxydes de plomb, bismuth, gallium, silice et cadmium. Plusieurs sources de pompe ont été testées, conduisant à un spectre en sortie de fibre s'étendant de 1 µm à 2. 8 µm. La forte absorption du verre au-delà de 2,8 µm limite l'expansion du spectre. Dans une troisième partie, la génération de supercontinuum dans le domaine moyen infrarouge dans une fibre à saut d'indice en verre fluoré à grande aire modale est développée. Une puissance moyenne de l'ordre de 100 mW en sortie de fibre a été obtenue pour un spectre s'étendant du domaine visible au moyen infrarouge (1 µm < λ < 4. 2 µm). Des modélisations numériques montrent que des performances similaires à celles obtenues expérimentalement peuvent être atteintes à l'aide d'une architecture simplifiée de la source de pompe
The goal of this PhD thesis is the study and the development of fibre based supercontinuum systems emitting in the mid-infrared. The physical origins of supercontinuum generation are developped in the first part of this work. Then, supercontinuum generation based on a heavy metal oxyde glass fibre is studied. Two pump sources have been tested yielding broad bandwidth radiation from at least 1 µm up to 2. 8 µm. Numerical computations have been carried out showing that the limitation of the supercontinuum generated can be attributed to the strong O-H- absorption band at 2. 8 µm. Finally, high average power supercontinuum generation has been demonstrated in a large mode area fluoride step-index fibre. The average power was 100 mW over the whole spectrum extending from 1 µm up to 4. 2 µm. Numerical computations were used to simplify the pump source architecture

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Dalloz, Nicolas. "Formation du spectre optique dans les lasers Raman à fibre". Phd thesis, Université des Sciences et Technologie de Lille - Lille I, 2011. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00628627.

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Abstract (sommario):

Le travail présenté dans ce mémoire s'inscrit dans la problématique générale de la formation du spectre optique dans les lasers Raman à fibre. Nous avons mené une étude expérimentale sur un laser Raman à fibre oscillant dans une cavité Pérot-Fabry fermée par des miroirs de Bragg. Cette étude montre que la forme du spectre optique diffère selon la puissance du laser. En développant différents modèles, nous avons montré que les miroirs de Bragg sont à l'origine de ce changement de forme du spectre optique. En particulier, à faible puissance, la forme asymétrique du spectre provient d'effets dispersifs lors de la réflexion sur les miroirs de Bragg. A forte puissance, ces effets dispersifs sont dominés par les effets de filtrage des miroirs, ce qui conduit à la symétrisation du spectre du laser observée dans notre expérience. Par ailleurs, nous avons également étudié numériquement la statistique du champ Stokes intracavité. Nous avons montré que celle-ci change fortement selon que l'onde Stokes est incidente ou réfléchie par les miroirs de Bragg. Ce résultat nous a permis de questionner la validité d'un modèle récemment publié sur la formation du spectre optique du laser Raman à fibre. Ce modèle s'appuie sur les outils de la théorie cinétique des ondes, valable uniquement dans le cas de champs possédant une statistique gaussienne. Toutefois, notre étude numérique indique que cette condition n'est pas respectée dans le laser Raman à fibre, et la forme du spectre optique observé dans notre étude expérimentale s'oppose fortement à celle prédite par cette approche statistique de la formation du spectre optique du laser Raman à fibre.

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Beugnot, Jean-Charles. "La diffusion Brillouin dans les fibres optiques microstructurées". Phd thesis, Université de Franche-Comté, 2007. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00296632.

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Abstract (sommario):

La diffusion Brillouin stimulée (DBS), résultant d'une interaction acousto-optique, est connue pour limiter la puissance transmise dans une fibre optique, mais sa grande sensibilité aux conditions extérieures la rend très intéressante dans le domaine des capteurs distribués. La nouvelle génération de fibres optiques microstructurées, apparue à la fin des années 90, présente un potentiel intéressant pour les interactions acousto-optiques car la succession périodique de micro canaux d'air emprisonnés dans la silice permet de confiner simultanément les modes optiques et acoustiques. A travers différentes expériences, ce travail de doctorat présente une étude détaillée de l'influence de la microstructure air-silice sur la dynamique de l'effet Brillouin tant dans la dimension transverse que longitudinale de la fibre photonique. Nous avons ainsi mis en évidence l'excitation de modes acoustiques transverses localisés dans le coeur de la fibre et piégés par la microstructure, à des fréquences hypersonores dépassant parfois le GHz, en bon accord avec le calcul numérique par élément finis des modes acoustiques de la fibre. De plus, les mesures du spectre de rétrodiffusion Brillouin stimulée ont également révélé le caractère acoustique multimode ainsi que l'augmentation significative du seuil Brillouin dans la plupart des fibres étudiées. Ces résultats ont été confirmés par des mesures distribuées du spectre Brillouin, qui ont montré la grande sensibilité aux contraintes mécaniques des fréquences Brillouin. En annexe à cette thèse, nous avons étudié la génération de supercontinuum, la diffusion Raman et le mélange à quatre ondes dans de courtes longueurs de fibres microstructurées.

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Roy, Aude. "Architectures de sources lasers blanches à fibres optiques microstructurées actives". Limoges, 2008. https://aurore.unilim.fr/theses/nxfile/default/4aaca4ba-e8fe-4494-9e83-92ff7575d558/blobholder:0/2008LIMO4035.pdf.

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Abstract (sommario):

Actuellement, les sources supercontinuum compactes et à bas coût, émettant dans le domaine du visible, associent une fibre microstructurée à un microlaser pulsé. Dans ces systèmes, la densité spectrale de puissance émise dépasse rarement la dizaine de µW/nm. Une solution à ce problème est d’exploiter l’amplification optique. Un nouveau de concept de fibre optique microstructurée non linéaire active à gaine d’air a été développé optimisant le guidage d’une pompe multimode dans la gaine interne tout en conservant un cœur assurant la création d’un élargissement spectral sous pompage nanoseconde à 1064 nm. Des architectures amplificateurs et lasers ont été développées à partir de la fibre optique fabriquée. Les résultats obtenus valident le principe proposé
Currently supercontinuum sources, which are compact, low-cost and emitting in the visible, combine microstructured fiber to a pulsed microlaser. In these systems, the spectral power density rarely exceeds ten μW/nm. A solution to this problem is to exploit the optical amplification. A new concept of nonlinear active air/silica microstructured optical fiber with an air cladding was developed optimizing the guidance of a multimode pump in the internal cladding while a core ensuring the creation of a spectral enlargement under 1064 nm nanoseconde pulsed pumping. A prototype of this optical fiber then was manufactured. Amplifiers and lasers architectures have been developed from the optical fiber. The results validate the proposed principle

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Bessin, Florent. "Experimental observation of different forms of modulation instability in passive fiber cavities". Thesis, Lille 1, 2019. http://www.theses.fr/2019LIL1R042/document.

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Abstract (sommario):

L'instabilité de modulation (IM) en optique est un processus non-linéaire responsable de l'amplification exponentielle d'une faible perturbation périodique au dépend d'une onde porteuse de forte puissance, cela en raison du parfait équilibre entre la dispersion et la non linéarité. Dans les cavités optiques passives, la superposition entre le champ injecté dans le système et le champ intra-cavité ajoute un degré de liberté supplémentaire à ce mécanisme, ce qui enrichit sa dynamique. Dans cette thèse, nous avons principalement mené des études expérimentales de l’IM dans de tels dispositifs faits de fibres optiques, dans des régimes inexplorés. En particulier, nous avons étudié expérimentalement ce processus dans des cavités fonctionnant en régime de dispersion faible. Nous avons montré que la dynamique de l'IM dans un tel régime est fortement modifiée par rapport à celle de l'IM standard dans les cavités. Nous avons également étudié la dynamique temporelle de l'IM montrant que le motif temporel généré peut présenter deux comportements distincts. Une partie de ces travaux est également consacrée à l’étude expérimentale du mécanisme de gain induit par les pertes. Dans des conditions spécifiques, ce processus peut générer de l'IM ainsi que des peignes de fréquence ajustables. Ces études sont en bon accord avec les modèles théoriques et les simulations numériques. Dans la dernière partie de ce travail, nous avons exploré analytiquement le processus de l’IM amorcée de façon cohérente. Nous avons montré que la dynamique du processus est sensible à la phase, ce que nous confirmons expérimentalement en enregistrant l'évolution de la puissance et de la phase des ondes impliquées dans le processus
Modulation instability (MI) in optics is a nonlinear process where a weak periodic perturbation exponentially grows at the expanse of a strong carrier wave as a result of the perfect balance between dispersion and non-linearity. In passive optical cavities, the coherent superposition between the driving field and the intra-cavity field adds a extra-degree of freedom to this mechanism that enriches its dynamics. In this thesis, we mostly led experimental study of MI in such devices made of optical fibers in unexplored regimes. In particular, we experimentally investigated this process in cavities that operate under weak normal dispersion. We showed that the MI dynamics in such regime is strongly modified compared to standard MI in cavities. We also studied the real-time dynamics of MI in the temporal domain highlighting that the generated temporal pattern can exhibit two distinct behaviors. A part of this work is also dedicated to the experimental study of the gain through loss mechanism. Under specific conditions this process can generate MI and tunable optical frequency combs. These studies are in pretty good agreement with theoretical models and numerical simulations. Finally, we explored analytically the process of coherent seeded MI. We reported that the dynamics of the process is phase-sensitive, which was confirmed experimentally by recording the power and phase evolution of the waves involved in the process

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Kibler, Bertrand. "Propagation non-linéaire d'impulsions ultracourtes dans les fibres optiques de nouvelle génération". Besançon, 2007. http://www.theses.fr/2007BESA2028.

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Lechevalier, Corentin. "Structure des bandes, états propres et dynamique non linéaire dans un réseau photonique fibré". Electronic Thesis or Diss., Université de Lille (2022-....), 2022. http://www.theses.fr/2022ULILR070.

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Abstract (sommario):

L'objet des recherches de ce manuscrit est de caractériser la dynamique de la lumière dans un réseau photonique. Les réseau photoniques sont des plateformes dans lesquels la lumière peut se propager et être analysée en détail. Le réseau photonique est composé de deux anneaux fibrés couplés entre eux. L'évolution de la lumière dans ces anneaux est entièrement décrite par une relation. Celle-ci est particulièrement difficile à obtenir dans son intégralité en une seule mesure. Dans notre étude, nous proposons d'associer un dispositif complémentaire qui va servir de référence pour mesurer entièrement et en une seule fois la relation.Une fois que nous mesurons cette relation, nous analysons sa structure pour décrire des propriétés fondamentales du réseau. Notre dispositif expérimental se montre particulièrement efficace pour étudier différentes formes de relation mais surtout des phénomènes physiques complexes comme la formation d'impulsion de forte puissance ou encore l'interaction entre impulsions
The subject of this manuscript's research is based on the characterization the dynamics of light in a photonic lattice. Photonic lattice are platform where light can propagate and be precisely analysed. The photonic lattice studied is formed by two fiber coupled ring. The evolution of light inside the lattice is fully describe by one relation. This one is especially challenging to be measured in a single measure. In our study, we propose to measure the complet relation into a single measure thanks to an add-on device.When the relation is observed, we analyze its structure to describe fundamental propreties of the lattice. Our experimental device offer the possibility to measure various relation but moreover complex physical phenomena such as high pulses formation, coherents structures or pulses interactions

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El, Mansouri Ibrahim. "Sources impulsionnelles picosecondes tout optique à très haut débit : applications aux télécommunications optiques". Thesis, Dijon, 2013. http://www.theses.fr/2013DIJOS064/document.

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Abstract (sommario):

Ce mémoire de thèse présente les travaux effectués pour la réalisation de sources optiques fibrées d’impulsions picosecondes cadencées à 40 GHz dans la bande C des télécommunications. Dans une première partie, nous présentons des études numériques et expérimentales mises en place pour la génération d’un train d’impulsions cadencé à 40 GHz par la compression non-linéaire d’un battement sinusoïdal via un processus de mélanges à quatre ondes multiples. Afin d’obtenir des impulsions stables, le battement sinusoïdal initial est obtenu par la modulation en intensité d’un signal continu grâce à un modulateur Mach-Zehnder piloté au point nul de transmission. Nous démontrons également l’amélioration de la qualité des impulsions générées par la suppression de la diffusion Brillouin stimulée grâce à la mise en place d’isolateurs optiques dans la ligne fibrée de la source. Nous présentons ensuite la génération d’impulsions ultra-courtes grâce à un compresseur non-linéaire composé de quatre étages fibrés. Le train d’impulsions obtenu est alors codé puis multiplexé jusqu’à un débit optique de 160 Gbit/s. Dans la dernière partie, nous présentons les démarches mises en place en vue d’un transfert technologique, telles que la réalisation d’un prototype de la source, la recherche d’antériorité et l’étude de marché
This thesis presents the work carried out on the realization of fibered 40-GHz picosecond optical pulse sources in the telecommunications C-band. In the first part, we present a numerical and experimental study of the generation of 40-GHz pulse trains thanks to the nonlinear compression of an initial beat-signal by multiple Four-Wave Mixing process. Enhanced temporal stability is achieved by generating the sinusoidal beating thanks to a Mach-Zehnder modulator driven at its zero-transmission working point. In order to improve the quality of the generated pulses, we also demonstrate the suppression of stimulated Brillouin back-scattering by inserting several optical isolators into the compression line. In the next part, we present the generation of low duty-cycle pulse trains by using a nonlinear compressor line based on 4 segments of fiber. The generated pulse trains have been encoded and then multiplexed to achieve a high bit rate signal (160 Gb/s). In the last part, we present the technology transfer steps of this optical source, such as creating a prototype of the source, prior art search and market research

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Carlotti, Xavier. "Étude mathématique et numérique de modèles de propagation en optique non linéaire". Paris 6, 1987. http://www.theses.fr/1987PA066294.

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Abstract (sommario):

Dans une 1ere étude, on considère la propagation d'impulsions lumineuses courtes et intenses dans une fibre optique monomode et l'on démontre que la distorsion d'un signal de puissance donnée est rendue minimale par un choix adéquat de la longueur d'onde de la porteuse. Une seconde étude concerne la génération impulsionnelle de seconde harmonique dans un milieu ne présentant pas de centre d'inversion: on évalue le taux de conversion de l'onde fondamentale incidente en fonction des paramètres définissant le milieu.

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Malvache, Arnaud. "Optique non-linéaire à haute intensité : Compression d'impulsions laser Interaction laser-plasma". Phd thesis, Ecole Polytechnique X, 2011. http://pastel.archives-ouvertes.fr/pastel-00677295.

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Abstract (sommario):

Cette thèse principalement théorique se situe dans le cadre de l'utilisation du laser de la Salle Noire du LOA, qui fournit des impulsions ultracourtes (2 cycles optiques) et énergétiques (1mJ) à 1kHz, stabilisées en CEP, pour générer des harmoniques sur cible solide. D'une part, pour profiter pleinement des ressources du laser, j'ai développé un code de simulation de propagation dans une fibre creuse qui, associé à une analyse expérimentale, a permis de repousser la limite en énergie de cette technique de compression. J'ai d'autre part utilisé des simulations PIC et j'ai développé un modèle de simulation de l'émission CWE pour quantifier sa dépendance aux conditions laser et plasma. Ce travail a servi premièrement à expliquer la variation expérimentale du spectre CWE à la CEP de l'impulsion laser. Deuxièmement, à partir d'une étude paramétrique expérimentale des spectres CWE, de remonter à des informations sur le plasma tels que le gradient de densité et la température électronique.

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Leo, François. "Etude des structures dissipatives dans les cavités optiques passives: théorie et expérience". Doctoral thesis, Universite Libre de Bruxelles, 2010. http://hdl.handle.net/2013/ULB-DIPOT:oai:dipot.ulb.ac.be:2013/210021.

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Abstract (sommario):

Experimental observation of the 1D Kerr-Type cavity soliton

Temporal cavity solitons constitute a remarkable family of light pulses. They don’t spread nor suffer losses and circulate indefinitely, round-trips after round-trips, along the closed path of a nonlinear cavity. To maintain their shape and power, they simply draw some energy from a continuous-wave external beam. Being robust attracting states, they can be easily written by an external pulse and naturally provide reshaping and wavelength conversion functionalities. We experimentally demonstrated the generation of such solitons. We were able to provide precise temporal and spectral characterization along with long-term observation. We also wrote the solitons in pairs and in data streams, showing that our fiber cavity could potentially be used as an all- optical buffer capable of storing 45,000 bits at 25G bits/s. These results have been recently published in Nature Photonics

High repetition-rate pulse train generation through dissipative modulation instability in a passive fiber resonator

In the early 90’s, a cavity configuration which allows for the generation of stable pulse trains through dis- sipative modulational instability was proposed. The experimental implementation of the so-called MI laser was demonstrated a few years later. Although the ideal parameters for the generation of a pulse train with a repetition rate in the THz range are easily deduced from the theory, no realization in that frequency range has been reported due to practical issues. Thanks to the tuning of the overall cavity dispersion based on the use of special fibers, we recently demonstrated the generation of a 1.6 THz repetition-rate optical pulse-train.

Theoretical and experimental study of nonlinear symmetry breaking induced by the order dispersion in a passive fiber resonator

In the regime of dissipative modulational instability, the repetition-rates of the generated pulse train can be tuned by changing the group-velocity dispersion (GVD) of the fiber. To reach the THz range, one has to drastically reduced the total GVD in the cavity. In that case, the next order of dispersion has to be included in the theoretical model describing the evolution of the intracavity field (here the mean field model). The third-order dispersion induces a drift of the pattern and an asymmetry in the spectrum. Both these effects can be precisely calculated by a multi-scale model describing the field evolution above threshold. This theoretical work has been confirmed by experimental measurements of the spectral asymmetry.
Doctorat en Sciences de l'ingénieur
info:eu-repo/semantics/nonPublished

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Bessin, Florent. "Experimental observation of different forms of modulation instability in passive fiber cavities". Electronic Thesis or Diss., Université de Lille (2018-2021), 2019. http://www.theses.fr/2019LILUR042.

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Abstract (sommario):

L'instabilité de modulation (IM) en optique est un processus non-linéaire responsable de l'amplification exponentielle d'une faible perturbation périodique au dépend d'une onde porteuse de forte puissance, cela en raison du parfait équilibre entre la dispersion et la non linéarité. Dans les cavités optiques passives, la superposition entre le champ injecté dans le système et le champ intra-cavité ajoute un degré de liberté supplémentaire à ce mécanisme, ce qui enrichit sa dynamique. Dans cette thèse, nous avons principalement mené des études expérimentales de l’IM dans de tels dispositifs faits de fibres optiques, dans des régimes inexplorés. En particulier, nous avons étudié expérimentalement ce processus dans des cavités fonctionnant en régime de dispersion faible. Nous avons montré que la dynamique de l'IM dans un tel régime est fortement modifiée par rapport à celle de l'IM standard dans les cavités. Nous avons également étudié la dynamique temporelle de l'IM montrant que le motif temporel généré peut présenter deux comportements distincts. Une partie de ces travaux est également consacrée à l’étude expérimentale du mécanisme de gain induit par les pertes. Dans des conditions spécifiques, ce processus peut générer de l'IM ainsi que des peignes de fréquence ajustables. Ces études sont en bon accord avec les modèles théoriques et les simulations numériques. Dans la dernière partie de ce travail, nous avons exploré analytiquement le processus de l’IM amorcée de façon cohérente. Nous avons montré que la dynamique du processus est sensible à la phase, ce que nous confirmons expérimentalement en enregistrant l'évolution de la puissance et de la phase des ondes impliquées dans le processus
Modulation instability (MI) in optics is a nonlinear process where a weak periodic perturbation exponentially grows at the expanse of a strong carrier wave as a result of the perfect balance between dispersion and non-linearity. In passive optical cavities, the coherent superposition between the driving field and the intra-cavity field adds a extra-degree of freedom to this mechanism that enriches its dynamics. In this thesis, we mostly led experimental study of MI in such devices made of optical fibers in unexplored regimes. In particular, we experimentally investigated this process in cavities that operate under weak normal dispersion. We showed that the MI dynamics in such regime is strongly modified compared to standard MI in cavities. We also studied the real-time dynamics of MI in the temporal domain highlighting that the generated temporal pattern can exhibit two distinct behaviors. A part of this work is also dedicated to the experimental study of the gain through loss mechanism. Under specific conditions this process can generate MI and tunable optical frequency combs. These studies are in pretty good agreement with theoretical models and numerical simulations. Finally, we explored analytically the process of coherent seeded MI. We reported that the dynamics of the process is phase-sensitive, which was confirmed experimentally by recording the power and phase evolution of the waves involved in the process

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Septier, Dylan. "Fibres creuses à double gaine dédiées à la micro-endoscopie non-linéaire". Electronic Thesis or Diss., Université de Lille (2022-....), 2022. http://www.theses.fr/2022ULILR049.

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Abstract (sommario):

Cette thèse présente le développement d'un micro-endoscope non-linéaire flexible et fortement multimodal. Il est basé sur une fibre optique à cœur creux à courbure négative qui rend possible le déport d'impulsions très courtes et intenses pour une gamme étendue de longueurs d'onde, sans distorsion temporelle ni spectrale significative. Une large double gaine de silice, guidant grâce à une fine couche de polymère de bas indice, entoure la microstructure et permet de collecter et contre-propager les signaux non-linéaires par la même fibre que la transmission du signal source. Afin de diminuer grandement la taille du mode en sortie de fibre, son extrémité distale est fonctionnalisée soit par l'insertion d'une bille de silice dans son cœur, soit par la soudure d'une fibre à gradient d'indice. Une surface large de plusieurs centaines de microns est scannée grâce à un tube piezo-électrique doublement résonant attaché à la fibre et donnant lieu à un profil en spirale. En plus d'un micro-objectif, il est inséré dans un tube métallique bio-compatible de 3~mm de large, formant une tête endoscopique compacte. Des images endsocopiques de tissus biologiques, dont des échantillons frais et non marqués, sont démontrées pour la première fois en utilisant la fluorescence par absorption à trois photons (3PEF), mais également la fluorescence par absorption à deux photons (2PEF), la génération de seconde (SHG) ou troisième (THG) harmonique, et la dispersion cohérente Raman anti-Stokes (CARS). Ce système est actuellement en cours de commercialisation par Lightcore Technologies. Une nouvelle méthode de séparation des signaux d'excitation et de collection est également proposée, basée sur un coupleur de fibre creuse à double gaine. L'utilisation de deux verres différents rend la fabrication possible, même avec une étape de fusion, sans affecter la microstructure creuse de la fibre. Des performances jusqu'à 70~% du système utilisé actuellement sont mesurées et des images de tissus biologiques non marqués sont obtenues, démontrant les possibilités d'application pour l'endoscopie non-linéaire
This thesis presents the development of a highly multimodal flexible nonlinear micro-endoscope. It is based on a negative curvature hollow core fiber, allowing the delivery of ultrashort and intense optical pulses over a wide spectral band without significant temporal nor spectral distortion. A large silica double clad, guiding via a thin layer of low index polymer, surrounds the microstructure and enables the nonlinear signals to be collected and back propagated through the same fiber as the excitation source. The fiber distal tip is functionalized by addition of either a silica bead inserted into its hollow core or a graded index fiber spliced to its endface, allowing to significantly reduce the mode size at the fiber output. Scanning over an area of several hundreds of microns is provided by a doubly resonant piezoelectric tube attached to the fiber tip to create a spiral scan. Along with a fixed objective, it is encased inside a 3~mm large bio-compatible steel tube, making for a compact endoscope head. Endoscopic imaging of biological tissues, including fresh and unlabeled samples, is demonstrated for the first time using three photon excited fluorescence (3PEF), as well as two photon excited fluorescence (2PEF), second (SHG) and third (THG) harmonic generation, and coherent anti-Stokes Raman scattering (CARS). This system is currently commercialized by Lightcore Technologies. A new scheme is also proposed for the separation of excitation and collection signals, based on a hollow-core double clad fiber coupler. Two different glass materials are used, making the fabrication possible, even with a fusion step, without affecting the hollow microstructure. Performances up to 70~% of the currently used scheme are measured, and images of unstained biological tissues are presented to demonstrate its applicability in nonlinear endoscopy

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Videau, Laurent. "Le Lissage optique pour les chaînes laser de puissance". Palaiseau, Ecole polytechnique, 1998. http://www.theses.fr/1998EPXX0034.

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Abstract (sommario):

Les expériences d'interactions laser-plasma nécessitent une tache focale dont on maitrise les dimensions spatiales et dans laquelle la répartition d'énergie est uniforme. Pour cela, des techniques de lissage optique ont été développées sur les lasers de puissance. Ce mémoire présente les principes théoriques du lissage optique et introduit un formalisme statistique qui permet une étude systématique des méthodes de lissage. Cette étude porte sur le contraste de la figure intégrée dans le temps et sur le mouvement des points chauds. Une technique est plus détaillée, il s'agit de la technique de lissage par fibre optique. Le lissage peut être caractérisé par la largeur spectrale de corrélation définie à partir de la fonction de corrélation spectrale.

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Andral, Ugo. "Algorithme d'évolution pour laser à fibre optique en régime d'impulsions courtes". Thesis, Dijon, 2016. http://www.theses.fr/2016DIJOS050/document.

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Abstract (sommario):

Le sujet de cette thèse se rapporte à la génération d’impulsions ultracourtes dans une cavité laser fibrée à travers l’optimisation automatique de ses paramètres par un algorithme d’évolution. L’intérêt pour cette problématique provient de la difficulté à explorer les dynamiques impulsionnelles de manière systématique dans un large domaine de paramètres expérimentaux. Nous avons montré que l’implémentation d’un algorithme d’évolution sur une cavité laser fibrée de ce type peut être réalisée, en prenant les précautions adéquates pour que cette association soit la plus efficace possible. Nous avons démontré expérimentalement pour la première fois le verrouillage de modes depuis la seule optimisation des contrôleurs de polarisation utilisant une procédure automatique d’auto-apprentissage. Nous avons démontré que la sélection du blocage de modes depuis son spectre radio-fréquence permet de sélectionner le taux de répétition desimpulsions à l’intérieur de la cavité. Ces résultats préliminaires démontrent les potentialités de notre méthode employée dans des situations de dynamique non linéaire ultrarapide de grande complexité, particulièrement sensibles aux paramètres
This thesis deals with the generation of ultrashort pulses within a fiber laser cavity through the automatic optimization of its parameters by an evolutionary algorithm. The interest of this subject comes from the difficulty to systematically explore dynamics in a large domain of experimental parameters. We have shown that it is possible to implement an evolutionary algorithm on fiber laser cavity with appropriate precautions. We have experimentally demonstrated for the first time the mode locking of a laser cavity only using the optimization of polarization controllers through an automatic and self-learning procedure. We also have demonstrated that selecting the mode locking from it radio-frequency spectrum allow to select the pulses repetition rate within the cavity. These preliminary results show the promising aspect of our method used in situations of non linear ultrafast dynamics with high complexity which are particularly sensitive to parameters

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Azzoune, Abderrahim. "Nanofibres optiques pour la réalisation de sources de photons corrélés". Thesis, Université Paris-Saclay (ComUE), 2019. http://www.theses.fr/2019SACLO009.

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Abstract (sommario):

Les sources de paires de photons corrélés sont des composants clés nécessaires aux réseaux de télécommunications quantiques. Réaliser directement ces sources à partir de fibres optiques permet de minimiser les pertes d'insertion. Nous proposons de concevoir une telle source à partir d'une fibre optique étirée. La fibre étirée possède un diamètre pouvant descendre à moins de 500 nm sur une longueur de quelques centimètres. Le faible diamètre de la section étirée favorise les effets non linéaires, tandis que les sections non étirées permettent de connecter avec de très faibles pertes cette fibre étirée avec les fibres des réseaux de télécommunication.Dans cette thèse, nous présentons donc une conception d’une nouvelle source de photons corrélés totalement fibrée à base de fibres standard de télécommunications (SMF28) étirées. Pour produire ces paires de photons nous utiliserons la fluorescence paramétrique due à la brisure de symétrie à la surface de la nanofibre en silice.Nous avons développé une technique de mesure par microscopie optique, qui permet de mesurer tout le profil de la fibre étirée avec une résolution nanométrique bien au-delà de la limite de diffraction.En parallèle, nous avons modélisé la susceptibilité non linéaire de surface de second ordre en prenant en compte l’aspect vectoriel de la propagation du champ optique dans une microfibre à deux ou trois couches. Dans un second temps, nous définissons les accords de phase modaux qui sont nécessaires pour l’obtention d’une forte fluorescence paramétrique. Nous dimensionnons cette nanofibre pour une bonne optimisation de l’efficacité de génération des paires. L'ensemble du processus de création de photons sera modélisé
Sources of correlated photon pairs are key components required for quantum telecommunications networks. Implementing these sources directly with optical fibers minimizes the insertion losses. We propose to design such a source from a tapered optical fiber.The tapered fiber has a diameter lower than 500 nm over a length of a few centimeters. The small diameter of the tapered section favors the non-linear effects, while the unstretched sections make it possible to connect this tapered fiber with the fibers of the telecommunication networks with very low losses.In this thesis, we present a design of a new source, fully fibered of correlated photons based on standard telecommunications tapered fibers (SMF28). To produce these pairs of photons we will use the parametric fluorescence due to symmetry breaking at the surface of a silica nanofiber.We have developed an optical microscopy measurement technique to measure all the profile of tapered fibers with nanometer resolution far beyond the diffraction limit.In parallel, we modeled the second-order nonlinear surface susceptibility by taking into account the vector aspect of the propagation of the optical field in a two or three-layered microfiber. In a second step, we define modal phase matchings that are necessary to obtain a strong parametric fluorescence. We size this nanofiber for a good optimization of pairs generation efficiency. The entire process of photon creation will be modeled

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Tikan, Alexey. "Integrable turbulence in optical fiber experiments : from local dynamics to statistics". Thesis, Lille 1, 2018. http://www.theses.fr/2018LIL1R046/document.

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Abstract (sommario):

Ce travail est dédié à l’étude de l’origine des phénomènes statistiques récemment observés dans le cadre de la turbulence intégrable. Les études expérimentales et numériques de la propagation d’ondes partiellement cohérentes dans les systèmes décrits par l’équation de Schrödinger non linéaire à une dimension ont révélé un écart par rapport à la distribution gaussienne. Les régimes de propagation focalisant et défocalisant présentent un comportement qualitativement différent: la probabilité que des événements extrêmes apparaissent dans le cas focalisant est supérieure à la loi normale, alors que dans le régime défocalisant, elle y est inférieure. Nous avons réalisé des expériences d’optique bien décrites par l'équation de Schrödinger non linéaire 1-D afin d'étudier ce problème. Nous avons construit deux outils de mesure nouveaux et complémentaires. En utilisant ces outils, nous avons réalisé une observation directe des structures cohérentes qui apparaissent à différents stades de la propagation dans les deux régimes. En fournissant une analyse de ces structures, nous avons déterminé les mécanismes dominants dans les régimes focalisant et défocalisant. Dans le régime focalisant, nous avons mis en évidence le caractère universel de structures voisines des solitons de Peregrine et établi un lien avec un résultat mathématique rigoureux obtenu dans le régime semi-classique. Dans le régime défocalisant, nous avons montré que le mécanisme d'interférence non linéaire entre impulsions voisines définit l'évolution des conditions initiales partiellement cohérentes. Nous avons proposé un modèle simplifié qui explique la présence des différentes échelles dans les données enregistrées
This work is dedicated to the investigation of the origin of statistical phenomena recently observed in the framework of integrable turbulence. Namely, experimental and numerical studies of the partially-coherent waves propagation in 1-D Nonlinear Schrödinger equation systems revealed a deviation from the Gaussian statistics. Focusing and defocusing regimes of propagation demonstrated qualitatively different behaviour: the probability of extreme events to appear in the focusing case is higher than it is predicted by normal law, while in defocusing it is lower. We provided optical experiments well described by the 1-D Nonlinear Schrödinger equation in order to investigate this problem. We built two novel and complementary ultrafast measurement tools. Employing these tools we provided direct observation of coherent structures which appear at different stages of the propagation in both regimes. Providing analysis of these structures, we determined dominating mechanisms in both focusing and defocusing regimes. In the focusing regime, we discovered the universal appearance of Peregrine soliton-like structures and made a link with the rigorous mathematical result obtained in the semi-classical regime. In the defocusing case, we showed that the mechanism of nonlinear interference of neighbour pulse-like structures defines the evolution of the partially-coherent initial conditions. We considered a simplified model which explained the presence of different scales in the recorded data

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Tesi sul tema "Optique non-Linéaire fibrée"

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