Le soliton de Peregrine comme structure universelle de la compression d'impulsion dans les fibres optiques

Alexey Tikan , Cyril Billet , Alexander Tovbis , Gennady El (1) , Marco Bertola (2) , Goëry Genty (3) , François Gustave (4) , Thibaut Sylvestre (5) , Stéphane Randoux (6) , John M. Dudley (5) , Pierre Suret (6)

1 Department of Mathematical Sciences, Loughborough University
2 CRM - Centre de Recherches Mathématiques [Montréal]
3 TUT - Tampere University of Technology [Tampere]
4 LPMC - Laboratoire de physique de la matière condensée
5 FEMTO-ST - Franche-Comté Électronique Mécanique, Thermique et Optique - Sciences et Technologies (UMR 6174)
6 PhLAM - Laboratoire de Physique des Lasers, Atomes et Molécules - UMR 8523

Le soliton de Peregrine est une solution exacte de l'equation de Schrödinger non linéaire à une dimension en régime focalisant. Cette solution, caractérisée par un fond continu non nul, apparait comme un cas limite de l'instabilité modulationnelle. Sur le plan expérimental, il est possible de générer le soliton de Peregrine à partir de la propagation d'une onde plane modulée dans une fibre optique [1]. Récemment cette structure a été observée au cours de la propagation d'ondes partiellement cohérentes dans une fibre optique [2]. Par ailleurs, il a été démontré mathématiquement que cette structure apparaissait de façon universelle au cours de la propagation d'une impulsion dans la limite semi-classique de l'équation de Schrödinger non linéaire[3]. Dans ce cas, les conditions aux limites sont nulles et la convergence vers le soliton de Peregrine se fait quand la non-linéarité tend vers l'infini (ou quand la dispersion tend vers zéro). Dans ce contexte, l'emergence du soliton de Peregrine apparait comme la régularisation de la divergence du gradient de la phase en absence de dispersion. Dans ce poster, nous présentons une etude expérimentale qui illustre ce théorème [4]. Dans deux dispositifs expérimentaux différents, nous propageons des impulsions voisines des solutions N-soliton dans des fibres optiques en régime de dispersion anormale. A l'aide de dispositifs de détection rapide, nous montrons qu'au point de compression maximale, la structure locale de l'impulsion est effectivement très proche de celle du soliton de Peregrine. En particulier nous observons le saut de phase de π (de part et d'autre du zéro d'intensité) caractéristique du point de compression maximum. Les simulations numériques de l'équation de Schrödinger non linéaire décrivent quantitativement les expériences. Nous montrons que le phénomène persiste pour de grandes zones de paramètres et typiquement dès que N > 2.

Domaines: Physique [physics]; Optique [physics.optics]

Alexey Tikan, Cyril Billet, Alexander Tovbis, Gennady El, Marco Bertola, et al.. Le soliton de Peregrine comme structure universelle de la compression d'impulsion dans les fibres optiques. Rencontres du Non-Linéaire, Mar 2017, Paris, France. ⟨hal-01670074⟩