Optical besselon waves

We theoretically describe a new type of an optical waveform, the ‘besselon’, which is synthesised by the line-by-line application of π/2-spectral phase shifts to sinusoidally phase-modulated continuous-wave light

Caractérisation expérimentale du mélange fondamental à quatre ondes : découverte de la dynamique non-linéaire idéalisée

This thesis is devoted to the investigation of a fundamental four-wave mixing in a nonlinear regime induced by the modulation instability , where the interaction is limited to only three waves. By developing a new type of experimental setup based on iteration of initial conditions in a short segment of fiber, I confirm theoretical features of the dynamics : evolution following closed orbits interpreted as the Fermi-Pasta-Ulam-Tsingou recurrence, existence of two types of solutions divided by a separatrix and appearance of stationary points. In order to interpolate the results and to reveal a model that drives the experiment, I use artificial intelligence methods. Finally, I study a method to induce a controlled transition from one arbitrary state to another. By an abrupt change of power,I am able to connect two states that do not belong to the same orbit.Another part of the thesis is dedicated to study of coupled waveguides. First, I investigate how inclusion of the local field effect and the effective background allows to improve the perturbative methods for estimation of the coupled waveguides parameters. Then, inspired by analogies between guided optics and quantum mechanics, I develop a non-adiabatic control technique, where light transition is triggered by excitation of the supermodes. I investigate the underlying principles of the transition, and apply them to optimization of a densely packed photonic chip, where multiple asymmetric light transitions are fulfilled.Cette thèse est consacrée à l’étude du mélange fondamental dit à quatre ondes dans un régime non-linéaire induit par l’instabilité de modulation, où l’interaction est limitée à seulement trois ondes. En développant un nouveau type de dispositif expérimental basé sur l’itération des conditions initiales dans un court segment de fibre, je confirme les caractéristiques théoriques de la dynamique : évolution suivant des orbites fermées interprétées comme la récurrence de Fermi-Pasta-Ulam-Tsingou, existence de deux types de solutions divisées par une séparatrice et apparition de points stationnaires. Afin d’interpoler les résultats et de mettre en lumière le modèle physique qui gouverne l’expérience, j’utilise des méthodes d’intelligence artificielle. Enfin, je mets en place une méthode pour induire une transition contrôlée d’un état arbitraire à un autre. Par un brusque changement de puissance, nous sommes capable de relier deux états qui n’appartiennent pas à la même orbite.Une autre partie de la thèse s’est intéressée à l’étude des guides d’ondes couplés. Tout d’abord, j’étudie comment l’inclusion de l’effet de champ local et du fond effectif permet d’améliorer les méthodes perturbatives pour l’estimation des paramètres des guides d’ondes couplés. Puis, inspirés par des analogies entre l’optique guidée et la mécanique quantique, je développe une technique de contrôle non adiabatique, où la transition lumineuse est déclenchée par l’excitation des supermodes. Je recherche les principes sous-jacents de la transition et les appliquons à l’optimisation d’une puce photonique dense, où de multiples transitions lumineuses asymétriques sont réalisées

Caractérisation expérimentale du mélange fondamental à quatre ondes : découverte de la dynamique non-linéaire idéalisée

Cette thèse est consacrée à l’étude du mélange fondamental dit à quatre ondes dans un régime non-linéaire induit par l’instabilité de modulation, où l’interaction est limitée à seulement trois ondes. En développant un nouveau type de dispositif expérimental basé sur l’itération des conditions initiales dans un court segment de fibre, je confirme les caractéristiques théoriques de la dynamique : évolution suivant des orbites fermées interprétées comme la récurrence de Fermi-Pasta-Ulam-Tsingou, existence de deux types de solutions divisées par une séparatrice et apparition de points stationnaires. Afin d’interpoler les résultats et de mettre en lumière le modèle physique qui gouverne l’expérience, j’utilise des méthodes d’intelligence artificielle. Enfin, je mets en place une méthode pour induire une transition contrôlée d’un état arbitraire à un autre. Par un brusque changement de puissance, nous sommes capable de relier deux états qui n’appartiennent pas à la même orbite.Une autre partie de la thèse s’est intéressée à l’étude des guides d’ondes couplés. Tout d’abord, j’étudie comment l’inclusion de l’effet de champ local et du fond effectif permet d’améliorer les méthodes perturbatives pour l’estimation des paramètres des guides d’ondes couplés. Puis, inspirés par des analogies entre l’optique guidée et la mécanique quantique, je développe une technique de contrôle non adiabatique, où la transition lumineuse est déclenchée par l’excitation des supermodes. Je recherche les principes sous-jacents de la transition et les appliquons à l’optimisation d’une puce photonique dense, où de multiples transitions lumineuses asymétriques sont réalisées.This thesis is devoted to the investigation of a fundamental four-wave mixing in a nonlinear regime induced by the modulation instability , where the interaction is limited to only three waves. By developing a new type of experimental setup based on iteration of initial conditions in a short segment of fiber, I confirm theoretical features of the dynamics : evolution following closed orbits interpreted as the Fermi-Pasta-Ulam-Tsingou recurrence, existence of two types of solutions divided by a separatrix and appearance of stationary points. In order to interpolate the results and to reveal a model that drives the experiment, I use artificial intelligence methods. Finally, I study a method to induce a controlled transition from one arbitrary state to another. By an abrupt change of power,I am able to connect two states that do not belong to the same orbit.Another part of the thesis is dedicated to study of coupled waveguides. First, I investigate how inclusion of the local field effect and the effective background allows to improve the perturbative methods for estimation of the coupled waveguides parameters. Then, inspired by analogies between guided optics and quantum mechanics, I develop a non-adiabatic control technique, where light transition is triggered by excitation of the supermodes. I investigate the underlying principles of the transition, and apply them to optimization of a densely packed photonic chip, where multiple asymmetric light transitions are fulfilled

Caractérisation expérimentale du mélange fondamental à quatre ondes : découverte de la dynamique non-linéaire idéalisée

This thesis is devoted to the investigation of a fundamental four-wave mixing in a nonlinear regime induced by the modulation instability , where the interaction is limited to only three waves. By developing a new type of experimental setup based on iteration of initial conditions in a short segment of fiber, I confirm theoretical features of the dynamics : evolution following closed orbits interpreted as the Fermi-Pasta-Ulam-Tsingou recurrence, existence of two types of solutions divided by a separatrix and appearance of stationary points. In order to interpolate the results and to reveal a model that drives the experiment, I use artificial intelligence methods. Finally, I study a method to induce a controlled transition from one arbitrary state to another. By an abrupt change of power,I am able to connect two states that do not belong to the same orbit.Another part of the thesis is dedicated to study of coupled waveguides. First, I investigate how inclusion of the local field effect and the effective background allows to improve the perturbative methods for estimation of the coupled waveguides parameters. Then, inspired by analogies between guided optics and quantum mechanics, I develop a non-adiabatic control technique, where light transition is triggered by excitation of the supermodes. I investigate the underlying principles of the transition, and apply them to optimization of a densely packed photonic chip, where multiple asymmetric light transitions are fulfilled.Cette thèse est consacrée à l’étude du mélange fondamental dit à quatre ondes dans un régime non-linéaire induit par l’instabilité de modulation, où l’interaction est limitée à seulement trois ondes. En développant un nouveau type de dispositif expérimental basé sur l’itération des conditions initiales dans un court segment de fibre, je confirme les caractéristiques théoriques de la dynamique : évolution suivant des orbites fermées interprétées comme la récurrence de Fermi-Pasta-Ulam-Tsingou, existence de deux types de solutions divisées par une séparatrice et apparition de points stationnaires. Afin d’interpoler les résultats et de mettre en lumière le modèle physique qui gouverne l’expérience, j’utilise des méthodes d’intelligence artificielle. Enfin, je mets en place une méthode pour induire une transition contrôlée d’un état arbitraire à un autre. Par un brusque changement de puissance, nous sommes capable de relier deux états qui n’appartiennent pas à la même orbite.Une autre partie de la thèse s’est intéressée à l’étude des guides d’ondes couplés. Tout d’abord, j’étudie comment l’inclusion de l’effet de champ local et du fond effectif permet d’améliorer les méthodes perturbatives pour l’estimation des paramètres des guides d’ondes couplés. Puis, inspirés par des analogies entre l’optique guidée et la mécanique quantique, je développe une technique de contrôle non adiabatique, où la transition lumineuse est déclenchée par l’excitation des supermodes. Je recherche les principes sous-jacents de la transition et les appliquons à l’optimisation d’une puce photonique dense, où de multiples transitions lumineuses asymétriques sont réalisées

Génération de doublets d’impulsions picosecondes à très haut débit

National audienc

Nonlinear Compression of Besselon Waves for High Repetition-Rate Subpicosecond Pulse Trains

International audienceWe theoretically and experimentally demonstrate the generation of high-quality low duty-cycle pulse trains at repetition rates of 28 GHz, 56 GHz and 112 GHz. Starting from a continuous wave we benefit from phase modulations in the temporal and spectral domains by applying a sinusoidal profile and a set of well-chosen shifts, respectively, to generate a train of modified besselons at doubled repetition rate. With further nonlinear spectral expansion in a normally dispersive fiber followed by dispersion compensation we achieve subpicosecond durations and a duty cycle as low as 0.025 at 28 GHz. Spectral cancelation of one component over two or four enables to further double or quadruple the repetition rate

All-fibered high-quality 28-GHz to 112 GHz pulse sources based on nonlinear compression of optical temporal besselons

International audienc

Nonlinear temporal Fresnel diffraction induced by phase jumps in fiber optics

We numerically study the temporal patterns that emerge upon the propagation of one or two π phase jumps in a nonlinear optical fiber. Both normal and anomalous regimes of dispersion are considered. The analytical derivation of linear patterns based on Fresnel’s integrals provides some clues to better understand the properties of the resulting coherent structures