Thèse en optique non-linéaire (H/F)

Sujet de thèse :
Dynamiques non-linéaires dans les résonateurs en fibres optiques de type Fabry-Perot
Contexte :
Cette thèse sera effectuée au Laboratoire ICB dans l'équipe safir sous la direction de Julien Fatome et Erwan Lucas. Cette thèse s’inscrit dans le cadre d’un projet de recherche financé par l’ANR (Projet Comby) et dans le cadre d’un projet IRP financé par le CNRS : projet WALL-IN mené en collaboration entre le laboratoire ICB et l’Université d’Auckland (NZ).
Il porte sur l’étude des dynamiques non-linéaires dans des cavités fibrées Fabry-Pérot multi-composantes (vectorielles ou légèrement multimodes).

Contexte scientifique: Une part importante de la recherche mondiale en photonique se focalise sur le développement de nouvelles sources laser large-bande et à haute cohérence, appelées peignes de fréquences. Ces sources de lumières, qualifiées également de règles fréquentielles optiques sont à l’origine d’avancées majeures dans de nombreux domaines scientifiques tels que la spectroscopie, l’astronomie, la métrologie ou les télécommunications. La recherche sur les peignes de fréquences s’est très fortement accélérée depuis une dizaine d’années grâce à l’exploitation de l’optique non-linéaire au sein de résonateurs optiques et en particulier la mise en évidence de structures temporelles dissipatives ultra-robustes : les solitons de cavité. L’émergence de ces solitons est rendue possible grâce à un double équilibre physique alliant pertes et pompage cohérent d’une part ainsi que dispersion chromatique et non-linéarité d’autre part. Pour cette dernière raison, les solitons de cavité ne sont observables que dans des matériaux pour lesquels la dispersion du guide est dite anormale à la longueur d’onde de pompe. Or, de nombreux matériaux possèdent une dispersion opposée dans des régions spectrales importantes pour la spectroscopie ou les télécommunications. Par conséquent, la génération de peignes de fréquences au sein de ces matériaux ou de ces fenêtres spectrales est rendue intrinsèquement plus complexe. C’est dans ce contexte que s’inscrit ce sujet de thèse. Nous proposons plusieurs avancées technologiques basées sur l’émergence de structures temporelles ultra-courtes dans des résonateurs non-linéaires via l’exploitation d’un phénomène de brisure de symétrie en polarisation. Le contrôle de ces structures permettra alors la génération de peignes de fréquences dans des matériaux et à des longueurs d’ondes jusque-là inaccessibles.

La première partie de cette thèse aura pour objectif d’étudier le caractère vectoriel de la lumière dans des résonateurs macroscopiques constitués de fibre optique à dispersion normale. Nous montrerons alors que les interactions non-linéaires en polarisations croisées permettent la génération de structures temporelles ultrabrèves, appelées platicons vectoriels et faticons. Dans un second temps, nous réduirons la taille de ces résonateurs d'au moins deux ordres de
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