Дисертації з теми "Chaos optique"
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Doya, Valérie. "Du "speckle" aux "scars" : une expérience de chaos ondulatoire dans une fibre optique." Nice, 2000. http://www.theses.fr/2000NICE5467.
Анотація:
Comment caractériser la dynamique d'une onde dans un domaine fermé? Dans la limite géométrique, elle évolue suivant les trajectoires de rayons. Dans cette limite, dès que la géométrie du domaine s'écarte d'une forme simple, les trajectoires exhibent une dynamique chaotique, c'est-à-dire irrégulière et extrêmement sensible aux conditions initiales. Les manifestations ondulatoires de cette dynamique géométrique complexe constituent le chaos ondulatoire, qui se manifeste quelle que soit la nature de l'onde. Il existe deux types d'études expérimentales : celles utilisant les ondes acoustiques (vibration de plaques, par exemple) ou celles employant les ondes électromagnétiques (essentiellement dans les cavités micro-ondes).
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Vaudel, Olivier. "Étude de synchronisation de chaos par simple injection optique." Phd thesis, Université Rennes 1, 2007. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00411260.
Анотація:
Nous présentons, dans ce manuscrit, une étude expérimentale et théorique de synchronisation entre lasers à semi-conducteurs émettant à 1, 55 µm. Cette synchronisation est réalisée sans l'aide de contre-réaction optique grâce à l'utilisation d'injection optique, c'est-à-dire au couplage unidirectionnel entre deux lasers : le maître et l'esclave. Les différents lasers utilisés sont caractérisés de manière classique (P (I), lambda (I), ...) puis par injection optique afin de déterminer les différentes valeurs des paramètres physiques intrinsèques de ces lasers (dimensions géométriques, indice optique, gain interne, ...). Nous reportons également l'observation expérimentale de multi-excitabilité pour le laser à semiconducteurs injecté. L'impact de la cohérence optique est montré dans le processus de l'injection optique. Des simulations numériques, à partir d'un modèle standard dénommé de Lang et Kobayashi, sont détaillées dans leur différent régime dynamique. Elles montrent un bon accord avec les observations expérimentales, en particulier par l'intermédiaire de cartographies dans l'espace «désaccord-puissance injectée». Ainsi nous mettons numériquement en évidence la présence de larges zones de bistabilité, observées auparavant par Stéphane Blin. Nous présentons, pour la première fois, des études de synchronisation de chaos. Le signal chaotique est ici généré de manière originale, par une première injection optique. La synchronisation est, quant a elle, obtenue grâce à une seconde injection optique. Nous démontrons qu'il est possible d'atteindre expérimentalement des indices de corrélation de 96 %. Nous dressons ensuite numériquement des cartographies de synchronisation de chaos où nous mettons en évidence la présence de zones étendues ou l'indice de corrélation peut-être supérieur à 90 %. Enfin nous terminons par mettre numériquement en évidence et cartographier le phénomène d'anticipation de chaos pour un laser injecté, phénomène obtenu pour des indices de corrélation supérieur à 90 %.
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Vaudel, Olivier. "Etude de synchronisation de chaos par simple injection optique." Rennes 1, 2007. http://www.theses.fr/2007REN1E001.
Анотація:
Nous présentons une étude expérimentale et théorique de synchronisation entre lasers à semi-conducteurs émettant à 1,55 µm. Cette synchronisation est obtenue grâce à l'utilisation d'injection optique, c'est-à-dire au couplage unidirectionnel entre deux lasers. Ils sont caractérisés de manière classique puis par injection optique afin de déterminer les différentes valeurs des paramètres physiques intrinsèques de ces lasers. Nous reportons également l'observation expérimentale de multi-excitabilité pour le laser à semi-conducteurs injecté. L'impact de la cohérence optique est montré dans le processus d'injection optique. Des simulations numériques sont détaillées dans leur différent régime dynamique. Elles montrent un bon accord avec lesobservations expérimentales. Ainsi nous mettons numériquement en évidence la présence de larges zones de bistabilité, observées auparavant par Stéphane Blin. Nous présentons, pour la première fois, des études de synchronisation de chaos. Le signal chaotique est généré de manière originale, par une première injection optique. La synchronisation est obtenue grâce à une seconde injection optique. Nous démontrons qu'il est possible d'atteindre expérimentalement des indices de corrélation de 96 %. Nous dressons ensuite numériquement des cartographies de synchronisation de chaos où nous mettons en évidence la présence de zones étendues où l'indice de corrélation peut être supérieur à 90 %. Nous terminons par mettre numériquement en évidence et cartographier le phénomène d'anticipation de chaos pour un laser injecté, phénomène obtenu pour des indices de corrélation supérieur à 90 %.
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Nourine, Mourad. "Étude des communications optiques sécurisées par chaos intégrant une clé physique via un composant électro-optique dédiée." Besançon, 2010. http://www.theses.fr/2010BESA2027.
Анотація:
Ce travail de thèse étudie la démonstration numérique et expérimentale de la génération de signaux chaotiques à partir d'une nouvelle architecture optoélectronique appartenant à la catégorie des systèmes d'Ikeda, et destinée aux communications de données optiques sécurisées par chaos à haut débits. Le principe s'appuie sur une dynamique électro-optique non linéaire à multiples retards, dont la non linéarité est construite grâce à un interféromètre à 4 ondes réalisé en optique intégrée (LiNbO3), et disposant de 2 électrodes de modulation indépendantes, autrement dit : une non linéarité bidimensionnelle (2D). Cet interféromètre est un modulateur QPSK (Quadrature Phase Shift Keying), qui fait partie de la famille des modulateurs Mach-Zehnder à 4 bras; il permet pratiquement de relier 2 boucles de rétroaction opto-électroniques, pour produire un chaos sur la variable dynamique intensité optique. La dynamique particulière obtenue peut se résumer à un modèle théorique de deux équations intégro-rérentielles, excitées par un terme non linéaire retardé qui est fonction de deux variables dynamiques couplées. Au travers d'une étude numérique et expérimentale, nous avons cherché à analyser certains des nombreux comportements dynamiques que peut présenter cet oscillateur, en fonction de divers paramètres physiques du montage: régimes de point fixe stable, périodiques, et chaotiques. La mise en œuvre du montage expérimental a permis de valider le modèle théorique adopté pour les simulations. Ainsi, cet oscillateur permet de disposer d'une part, d'une dynamique ultra-rapide jusqu'à des fréquences de plusieurs GHz, et d'autre part, de générer un chaos de grande dimension destiné au cryptage physique de données optiques. En fin, le potentiel de décryptage du système cryptographique complet, composé d'un émetteur et d'un récepteur, a été mis en évidence numériquement, en modulant chaotiquement une information binaire à plus de 3 Gbit/sThis work develops a numerical and experimental demonstration for the generation of chaotic signals using a new optoelectronic architecture belonging to the class of Ikeda systems. The principle relies on an electro-optic non-lenear delay dynamics, which non linearity is performed by a 4 waves integrated optics interferometer including 2 independent electro-optic modulation inputs: the non linearity is therefore two-dimensional (2D). This interferometer is a Quadrature Phase Shift Keying (QPSK) modulator, which is a type of the integrated lithium niobate (LiNbO3) Mach-Zehnder modulators with 4 arms. This component allows to link two electro-optic loops to produce a chaotic optical intensity. The dynamics of the microwave oscillation can be described by two integro-diferential nonlinear delayed equations, with a nonlinear delayed term which is a function of two coupled variables. We have built a mathematical model of the system and analysed a number of its possible solutions : stable steady states, periodic and chaotic regimes. The experimental observations allowed to validate the dynamical model, through good qualitative agreements with the numerical simulations. This oscillator allows both to have ultra-fast dynamics up to several GHz frequencies, and potentially high dimensional chaos intended for encryption of optical data at the physical layer. Finally, the potential of decryption rate of the complete cryptographic system, consisting of a transmitter and a receiver, is numerically demonstrated using chaotic modulation of digital information at the rate higher than 3 Gbit/s
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Michel, Claire. "Chaos Ondulatoire en Optique Guidée : Amplificateur fibré double-gaine pour la génération de modes « scar »." Phd thesis, Université de Nice Sophia-Antipolis, 2009. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00431130.
Анотація:
Le terme « chaos ondulatoire » désigne l'étude du comportement des ondes dans des sys- tèmes fermés dont la limite géométrique des rayons exhibe une dynamique chaotique. Cette dernière est révélée notamment par l'extrême instabilité de trajectoires que sont les orbites pé- riodiques. Comment les ondes se comportent-elles dans un système dont la limite géométrique suit une dynamique chaotique ? Dans certaines conditions particulières, elles peuvent figer le développement de la dynamique chaotique et concentrer leur énergie le long d'orbites pério- diques instables, donnant lieu à l'existence de modes singuliers, les « Scars », présentant des surintensités localisées le long de ces trajectoires. Le travail présenté dans cette thèse résulte d'une volonté de contrôler activement les modes d'un système chaotique, dans le but de faire émerger expérimentalement les modes scar. Nous introduisons un milieu à gain dans une fibre optique multimode à section transverse chaotique, système privilégié pour l'étude du chaos ondulatoire. La localisation spatiale de ce gain nous permet de contrôler l'émergence d'une fa- mille de « scars » en les amplifiant sélectivement. Nous présentons des simulations numériques validant le processus physique d'amplification, suivies d'une étude expérimentale démontrant l'amplification sélective de modes « scar » dans une fibre optique multimode.
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Amon, Axelle. "Dynamique temporelle des oscillateurs paramétriques optiques continus : oscillations multimodes, oscillations en rafales et chaos." Phd thesis, Université des Sciences et Technologie de Lille - Lille I, 2003. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00004477.
Анотація:
Les oscillateurs paramétriques optiques (OPO) continus sont des sources de lumière cohérente largement accordables reposant sur l'interaction paramétrique de trois champs dans un cristal non-linéaire. Leur utilité est aussi bien liée à cette accordabilité (spectroscopie) qu'aux propriétés quantiques propres au système (génération d'états comprimés, photons jumeaux). D'autre part, en tant que systèmes non-linéaires, les OPO sont susceptibles de présenter une grande richesse de phénomènes dynamiques temporels et spatio-temporels. Nous présentons une étude expérimentale, théorique et numérique de différentes instabilités temporelles présentées par les intensités des champs à la sortie de la cavité de notre OPO. Nous caractérisons des oscillations de fréquence de 1 à 300MHz dont nous montrons expérimentalement qu'elles ont pour origine l'interaction entre plusieurs modes transverses. Ces oscillations rapides peuvent être couplées à des oscillations plus lentes d'origine thermique, menant à l'apparition d'instabilités du type oscillations en rafales. Un développement perturbatif multi-échelle permet d'obtenir des solutions analytiques pour les champs une fois les oscillations rapides moyennées. Nous avons d'autre part observé ce qui est à notre connaissance la première observation expérimentale de chaos déterministe dans ce système. Enfin nos travaux expérimentaux et théoriques ont permis d'améliorer notre compréhension de la sélection de modes dans les OPO.
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Lépine, Josette. "Dynamique du billard gravitationnel et du billard optique : modes quantiques du billard souple." Master's thesis, Université Laval, 2008. http://hdl.handle.net/20.500.11794/20290.
Анотація:
On propose un scénario pour influencer le mouvement atomique dans un billard optique sous des conditions où le chaos classique est présent. Puisque la frontière du billard est tracée par le balayage rapide d un faisceau laser, donnant naissance à une barrière de potentiel statique, le mouvement des atomes confinés à l'intérieur peut être influencé par la modification dynamique du faisceau optique. Nos simulations numériques réalistes considèrent l'effet de la pénétration des trajectoires dans la barrière de potentiel, tel que la perte d 'intégrabilité pour certaines géométries d'enceinte. En particulier, on étudie le processus d 'échappement atomique lorsque l'intensité de la barrière de potentiel est abaissée sous l'énergie cinétique des atomes. En sélectionant différentes géométries, notre approche passe par des conditions allant du régime mixte au régime entièrement chaotique. L'analyse est faite pour des longueurs d'onde de De Broglie allant de l'échelle classique à l'échelle quantique et une correspondance est établie entre les deux échelles. Les notions acquises pourraient offrir un nouvel outil pour tester des questions fondamentales à la frontière du chaos classique et quantique.
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Diaz, Luque Julia. "Dynamique dans un réseau optique conservatif." Thesis, Lille 1, 2014. http://www.theses.fr/2014LIL10047/document.
Анотація:
Les réseaux optiques sont des structures créées par l'interférence de faisceaux lasers, qui permettent de piéger et d'ordonner les atomes froids. Ils sont devenus un système modèle pour divers domaines de la physique, car il est possible d'imiter d'autres systèmes en changeant la géométrie et les paramètres du réseau. Ces caractéristiques sont faciles à modifier expérimentalement, de sorte qu'il est possible d'obtenir des réseaux optiques conservatifs. Dans cette thèse, nous étudions la dynamique d'un atome piégé dans un réseau optique conservatif à 2D. Cette dynamique dépend des paramètres du réseau, et elle est souvent complexe. Cette thèse se situe donc à l'interface entre le domaine des atomes froids et celui de la dynamique non linéaire. L'étude de la dynamique dans le réseau optique nécessite d'abord un traitement dans la limite classique. Nous examinons premièrement les solutions des équations du mouvement obtenues par intégration numérique, pour les différentes configurations du système. Elles montrent une grande variété de régimes dynamiques possibles. Parmi ces régimes, on observe des phénomènes de synchronisation menant à un mouvement périodique accroché en fréquence. La synchronisation semble inhiber le chaos dans le système. Les principales solutions obtenues numériquement sont aussi étudiées analytiquement. Cette approche permet d'obtenir une description du mouvement pour les différents régimes dynamiques observés. Tous ces régimes sont faciles à reproduire expérimentalement et l'influence de la synchronisation sur l'apparition du chaos mérite d'être étudiée. D'autre part, cette analyse classique du système ouvre la voie à l'étude de sa limite quantiqueOptical lattices are structures created by the interference of laser beams, which make it possible to trap and arrange cold atoms. They have become a model system for several domains in physics, because it is possible to simulate other systems by changing the lattice geometry and its parameters. These characteristics are easy to modify experimentally. In particular, it is possible to obtain conservative optical lattices. In this thesis, we study the dynamics of an atom trapped in a 2D conservative optical lattice. The dynamics of the atom depends on the parameters of the lattice, and it is often complex. In consequence, this thesis is at the interface between the domains of cold atoms and non-linear dynamics. The study of the dynamics in the optical lattice needs to be done firstly in the classical limit. We examine in the first place the solutions to the movement equations obtained by numerical integration, for the different configurations of the system. They show a big variety of possible dynamical regimes. Amongst these regimes we find synchronization phenomena leading to a periodic movement locked in frequency. Synchronization seems to inhibit chaos in the system. The main solutions obtained numerically are also studied analytically. This approach allows us to obtain a description of the movement for the different dynamical regimes observed. All these regimes are easy to reproduce experimentally and the influence of synchronization on the existence of chaos needs to be studied. Additionally, this classical analysis serves as a basis for studying the system in the quantum limit
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Lefranc, Marc Glorieux Pierre. "Instabilités et chaos déterministe modélisation et caractérisation dans des systèmes expérimentaux, en optique ou ailleurs /." Villeneuve d'Ascq : Université des sciences et technologies de Lille, 2008. https://iris.univ-lille1.fr/dspace/handle/1908/1159.
Анотація:
Reproduction de : Habilitation à diriger des recherches : Sciences physiques : Lille 1 : 2006.N° d'ordre (Lille 1) : 547. Synthèse des travaux avec publications reproduites en annexe. Curriculum vitae. Titre provenant de la page de titre du document numérisé. Bibliogr. p. 417-425. Liste des publications et communications.
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Mortessagne, Fabrice. "Une contribution au chaos ondulatoire expérimental." Habilitation à diriger des recherches, Université de Nice Sophia-Antipolis, 2006. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00120405.
Анотація:
Au travers d'une sélection d'articles, ce document propose de suivre le parcours de l'auteur dans le vaste et riche domaine du chaos ondulatoire. L'accent est en particulier mis sur les activités expérimentales dont il a été l'initiateur, et qu'il anime actuellement. Le lecteur parcourra ainsi plusieurs ordres de grandeur de longueurs d'onde : de quelques centaines de nanomètres à la dizaine de centimètres, et croisera des objets aussi simple, en apparence, qu'une boîte en cuivre, ou de plus haute technologie, comme une fibre optique amplificatrice à double cœur ! Il verra des comportements universels à l'œuvre, mais aussi des attitudes violemment atypiques, comme font montre les \emph{scars} et les \emph{modes localisés}. Et, si l'objectif du document est atteint, il sortira de sa lecture convaincu que les travaux menés par l'auteur concourent efficacement à un seul et même objectif : comprendre les mécanismes de propagation des ondes dans les milieux complexes.
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Genin, Eric. "Etude et réalisation d'un générateur de chaos optoélectronique sur la phase optique pour les télécommunications cryptées haut-débit." Besançon, 2003. http://www.theses.fr/2003BESA2016.
Анотація:
Ce travail de thèse étudie la démonstration théorique et expérimentale de la génération de signaux chaotiques sur une très large bande de fréquences à partir d'un nouveau générateur de chaos opto-électronique dont la variable dynamique est la phase optique. Cette modulation chaotique est produite grâce à un modulateur de phase électro-optique qui, combiné à une cavité en anneau fibrée, réalise une fonction non-linéaire et un retard temporel. Une boucle de rétroaction opto-électronique complète le système. Un tel dispositif peut être modélisé par une équation différentielle à retard et est destiné à la génération de signaux chaotiques très complexes. La particularité du système présenté réside dans le fait qu'il est potentiellement capable de masquer des signaux sur un très large spectre (plusieurs GHz), dans un contexte de sécurisation des données à haut débit sur un canal optique. La première partie de ce manuscrit introduit la théorie du chaos et fait un état de l'art des dynamiques non-linéaires à retard. Ensuite, nous exposons les méthodes et les outils servant à la caractérisation du générateur de chaos en phase optique. Enfin, dans les deux dernières parties, nous donnons le modèle théorique ainsi que les résultats numériques et expérimentaux relatifs à ce systèmeThis work develops a theoretical and experimental demonstration for the generation of a wide spectrum chaotic signals. It consists of a new optoelectronic chaos generator, for which the dynamical variable is the optical phase. This chaotic modulation is produced using an electro-optic phase modulator combined to a fiber ring cavity, the latter performing at the same time a nonlinearity as well as a time delay. An optoelectronic feedback loop completes the system. Such a device can be modelled by a delay differential equation and can produce highly complex chaotic signals. The originality of the presented system lies in the fact that it can hide messages on a very large spectrum (several GHz). The manuscript consists of four parts. The first part introduces the theory of the Chaos and makes a state of the art in the field of delayed nonlinear dynamics. Then, we expose methods and tools helping to characterize the optical phase chaos generator. Finally, in the last two parts we give the theoretical model, numerical and experimental results related to the system
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Spitz, Olivier. "Mid-infrared quantum cascade lasers for chaos secure communications." Thesis, Université Paris-Saclay (ComUE), 2019. http://www.theses.fr/2019SACLT054.
Анотація:
Les lasers à cascades quantiques (LCQs) sont des lasers semiconducteurs émettant dans le moyen-infrarouge. Ce domaine optique est bien connu pour ses propriétés d'absorption pour de nombreuses molécules et les lasers à cascades quantiques ont déjà fait leurs preuves en spectroscopie. Des expériences de communication en espace libre ont également vu le jour à ces longueurs d'onde et l'objectif de cette thèse était d'explorer plus en détail ce champ d'applications en réalisant une communication sécurisée reposant sur le chaos optique. La thèse avait pour but de préciser de manière expérimentale les conditions optimales (température, courant de pompe, longueur de cavité externe...) pour obtenir du chaos optique afin de l'utiliser dans des applications futures. Durant cette thèse, une transmission sécurisée a été réalisée avec deux LCQs grâce au principe de synchronisation du chaos, ce qui est une première. Cela permet d'entrevoir tout le potentiel offert par ces lasers en terme de communication au moyen-infrarouge, où la transparence de l'atmosphère donne un net avantage aux LCQs comparés aux diodes laser conventionnelles émettant dans le proche infrarouge. En parallèle de ces expériences sur les communications sécurisées, d'autres phénomènes non-linéaires ont également été observés en fonction des conditions d'opération. Ainsi, le phénomène d'entrainement, connu pour les diodes laser, a pu être démontré expérimentalement. Lors d'une réinjection avec rotation de polarisation, il a été possible de voir que le LCQ était capable d'émettre une onde carrée dont la période et le rapport cyclique pouvaient être modifiés en fonction des paramètres du montage. Enfin, la présence d'événements extrêmes, commune à d'autres systèmes optiques et même d'autres systèmes physiques, a également pu être observée, ce qui pourrait être un frein à un système de communication utilisant des LCQs car les événements extrêmes ont tendance à perturber le signal du laser et ainsi à brouiller le message envoyé. L'ensemble de ces résultats expérimentaux a permis une meilleure compréhension des dynamiques non-linéaires présentes dans un LCQ et contribueront à étendre les champs d'application pour ce type de laser moyen-infrarouge qui reste pour le moment restreint à la spectroscopie et aux contre-mesures optiques mais dont le potentiel est très élevéThe mid-infrared domain is a promising optical domain because it holds two transparency atmospheric windows, as well as the fingerprint of many chemical compounds. Quantum cascade lasers (QCLs) are one of the available sources in this domain and have already been proven useful for spectroscopic applications and free-space communications. The purpose of that dissertation is to go one step further by implementing a secure free-space communication relying on optical chaos and consequently, to give an accurate cartography of non-linear phenomena in quantum cascade lasers. Initial efforts about free-space secure chaotic transmission have been carried out during this Ph.D. thesis with two chaos-synchronized QCLs, which is a pioneer result paving the way for mid-infrared private communications. In order to have a global picture about the non-linear dynamics in QCLs under external optical feedback, we tuned many experimental parameters and this allowed us studying new phenomena in QCLs. We thus found similarities between QCLs and laser diodes when the chaotic dropouts are synchronized with an external modulation, known as the entrainment phenomenon. A cross-polarization reinjection technique led to square-wave emission in the output of the QCL. Eventually, we studied the triggering of rogue waves in QCLs. Rogue waves are a quite common phenomenon in optics (among other domains in science) but they have never been triggered on-demand in semiconductor lasers under external optical feedback before. Further studies will try to avoid such phenomenon in the output of a QCL under external optical feedback since it can disturb the message to be transmitted in a secure communication. All these experimental results allowed a better understanding of the non-linear dynamics of QCLs and will extend the potential applications of this kind of semiconductor lasers, which have currently been restricted to molecular spectroscopy and optical countermeasure systems
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Bouchez, Guillaume. "High-frequency nonlinear dynamics and optical chaos in a laser diode with phase-conjugated optical feedback." Thesis, CentraleSupélec, 2022. http://www.theses.fr/2022CSUP0002.
Анотація:
Le travail de cette these a consiste a montrer la richesse dynamique insoupconnee d’une diode laser soumise a une retroaction optique a conjugaison de phase (PCF, phase-conjugate feedback), en analysant a la fois numeriquement et experimentalement l’evolution de la puissance du laser, avec des vitesses de l’ordre de quelques dizaines de GHz. D’abord, j’ai etudie le signal chaotique genere par un tel systeme, a la fois par des simulations et par l’experience. Trois indicateurs etaient consideres : la bande-passante de chaos, c’est-a-dire l’etendue des frequences sur lesquelles l’energie du signal est repartie, la platitude spectrale, qui verifie que l’energie n’est pas concentree sur une seule frequence et l’entropie de permutation, qui etudie si des motifs se repetent dans le signal. J’ai observe que le chaos genere par un tel systeme etait a la fois etendu sur un grand nombre de fréquences (bande passante de 30 GHz environ) et complexe (entropie de permutation jusqu’a 0,994), et sur une large plage de parametres exterieurs au laser, dont la force de la retroaction, le retard dans la retroaction ou le courant d’alimentation du laser. Ensuite, j’etudie les phenomenes periodiques tres rapides précédemment observes avec le PCF, les modes de cavites externes (ECM, external cavity modes). Cette dynamique est marquee par une evolution periodique de la puissance du laser a une frequence egale a un multiple de la frequence associee au retard de la retroaction. Nous etendons les precedentes etudes expérimentales en variant de nombreux parametres du systeme, a savoir la force de la retroaction, le retard dans la retroaction et le courant d’alimentation du laser. En particulier, nous observons experimentalement deux resultats qui avaient ete predits numeriquement. D’une part, les ECM sont bistables, c’est-a-dire qu’avec les memes parametres physiques ils peuvent avoir des fréquences differentes. D’autre part, nous montrons la frequence des ECM ne change pas significativement si on change le retard sans changer les autres parametres de l’experience. Enfin, nous etudions numeriquement la possibilite de generer des ondes carrees avec une retroaction optique a conjugaison de phase. Nous observons que la dynamique ainsi obtenue est semblable a celle obtenue avec une retroaction optique non conjuguee en phaseThis thesis studied the dynamics of a laser diode subjected to a phase conjugate feedback (PCF). I analyzed both numerically and experimentally the evolution of the laser power, with speeds of the order of a few tens of GHz. First, I studied the chaotic signal generated by such a system, both by simulations and by experiment. Three indicators were considered: the chaos bandwidth, i.e. the range of frequencies over which the energy of the signal is distributed, the spectral flatness, which verifies that the energy is not concentrated on a single frequency, and the permutation entropy, which studies whether patterns are repeated in the signal. I observed that the chaos generated by such a system was both broadband (bandwidth of about 30 GHz) and complex (permutation entropy up to 0.994). Such chaos was observed over a wide range of experimental parameters, including the feedback strength, the feedback delay, or the laser pump current. Then, I study the very fast periodic phenomena previously observed with the PCF, the external cavity modes (ECM). The ECMs are regular self-pulsations of the laser power, at a frequency equal to a multiple of the frequency associated with the feedback delay. We extend previous experimental studies by varying the feedback strength, the feedback delay and the laser pump current. In particular, we observe experimentally two results that had only been numerically predicted. First, the ECMs are bistable, i.e. under the same experimental parameters they can have different frequencies. Secondly, we show that the frequency of the ECMs does not change significantly if we change the delay without varying the other parameters of the experiment. Finally, we study numerically the generation of square waves with phase conjugate feedback. We observe that the resulting dynamics are similar to those obtained with non-phase conjugate optical feedback
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Maitre, Agnès. "Instabilités crées par mélange à quatre ondes dans une vapeur atomique. Chaos et morphogénèse." Phd thesis, Ecole Polytechnique X, 1994. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00011896.
Анотація:
Deux ondes électromagnétiques intenses de même fréquence et de même polarisation se propageant dans des sens opposés dans un milieu non-linéaire génèrent au dessus d'une certaine intensité seuil, des nouvelles ondes appelées instabilités qui sont émises spontanément dans des directions différentes de celles des pompes. Ce travail de thèse a consisté en l'étude des instabilités générées dans une vapeur de Rubidium dans deux situations expérimentales différentes. Dans la première expérience, une onde pompe intense se propage dans le milieu non-linéaire, se réfléchit sur un miroir de rétroaction et est alors réinjectée dans le milieu non-linéaire. Pour une intensité suffisante et une fréquence adaptée de l'onde pompe, des instabilités sont émises. Elles pourront se réfléchir sur le miroir de rétroaction et être réinjectées dans le milieu non-linéaire. Leur structure transverse en champ lointain est alors constituée de diverses figures telles que des anneaux concentriques, deux points diamétralement opposés ou des figures comportant un nombre pair de taches réparties sur un cercle et appelées 'marguerites'. L'étude théorique de ces instabilités associée à une étude expérimentale a permis de prédire et de décrire le comportement des différentes instabilités émises en fonction des différents paramètres du système. En particulier ces études ont montré que l'intensité des instabilités pouvait être statique, périodique ou chaotique. La deuxième expérience ne comporte pas de miroir de rétroaction et le faisceau laser est séparé en deux ondes pompes se contrepropageant dans le milieu non-linéaire. En champ lointain, les instabilités transverses sont constituées par un seul anneau, deux points diamétralement opposés ou des hexagones. L'intensité de ces instabilités peut être chaotique et l'étude de ce chaos été réalisée.
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Chabé, Julien. "Chaos quantique et transition d'Anderson avec des atomes refroidis par laser." Phd thesis, Université des Sciences et Technologie de Lille - Lille I, 2007. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00287564.
Анотація:
En utilisant des atomes refroidis par laser placés dans une onde stationnaire pulsée nous réalisons expérimentalement un système quantique présentant une dynamique chaotique à la limite classique appelé « kicked rotor ». Le kicked rotor est le paradigme de l'étude du chaos quantique. Un tel système présente un phénomène de « localisation dynamique » correspondant à la suppression de la diffusion ergodique par des interférences quantiques. Après un temps caractéristique, la distribution en impulsion est gelée à un état stationnaire et son énergie cinétique atteint une valeur asymptotique.Le forçage périodique du kicked rotor est une condition nécessaire à l'apparition de la localisation dynamique. Dans ce cas, on montre que la localisation dynamique est équivalente à un modèle d'Anderson à une dimension pour les solides désordonnés. De nombreuses études numériques ont étudié l'analogie avec le modèle d'Anderson à deux et trois dimensions lorsque le forçage comporte deux et trois fréquences. Nous proposons une étude expérimentale de la destruction de la localisation dynamique par un forçage à deux fréquences en introduisant progressivement une seconde fréquence dans le forçage. Celle-ci révèle l'existence d'une loi d'échelle quantique concernant la délocalisation. Pour le modèle avec forçage à trois fréquences correspondant au modèle d'Anderson à trois dimensions les expériences montrent l'existence d'une transition de phase entre un état localisé et un état délocalisé.
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Barsella, Alberto. "Dynamique de couplage et formation de structures dans les lasers à absorbant saturable." Lille 1, 2000. https://ori-nuxeo.univ-lille1.fr/nuxeo/site/esupversions/69f2fe56-d7b8-4b67-8f73-7abf71d50dc6.
Анотація:
Le couplage d'oscillateurs non lineaires et la formation de structures spatiales sont deux domaines particulierement importants de l'etude de la dynamique non lineaire des systemes optiques. C'est dans ce contexte que s'inscrit ce travail de these. La premiere partie est consacree a l'etude experimentale du couplage de deux lasers co 2 monomode partageant un meme absorbant saturable. La forte non linearite de l'absorbant et le caractere impulsionnel de certains regimes du systeme donnent naissance a une dynamique de couplage localise dans le temps. Les phenomenes de synchronisation des impulsions de chaque laser ainsi que la perturbation des regimes d'un laser par les impulsions de l'autre sont analyses. En ce qui concerne les regimes non impulsionnels, le couplage non localise intervient dans la synchronisation de regimes quasiperiodiques et chaotiquesL'extension au cas bimode transverse se traduit par l'apparition d'une dynamique d'antiphase. Les simulations numeriques effectuees reproduisent les regimes dynamiques observes et mettent en evidence de nouvelles bifurcations introduites par le couplage. La deuxieme partie presente une etude theorique et numerique du comportement spatio-temporel d'un laser a absorbant saturable. L'analyse de stabilite lineaire de la solution nulle montre que l'absorbant controle la longueur d'onde critique des modes qui se destabilisent au seuil. La creation ou l'inhibition des structures est analysee suivant l'ecart en frequence de l'absorbant. Une analyse faiblement non lineaire au seuil montre que le systeme est decrit par une equation de swift-hohenberg. Les simulations numeriques mettent en evidence des solutions a ondes progressives, a ondes stationnaires et en echiquier. Enfin, les simulations sur le systeme complet permettent de verifier la validite du modele de swift-hohenberg tout en donnant aussi des regimes plus fortement non lineaires, comme des impulsions 2d progressives
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Barsella, Alberto Dangoisse Didier. "Dynamique de couplage et formation de structures dans les lasers à absorbant saturable." [S.l.] : [s.n.], 2000. http://www.univ-lille1.fr/bustl-grisemine/pdf/extheses/50376-2000-93-94.pdf.
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Karsaklian, dal Bosco Andreas. "Chaos and high-frequency self-pulsations in a laser diode with phase-conjugate feedback." Phd thesis, Supélec, 2013. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00963630.
Анотація:
This thesis is a theoretical and experimental study of the dynamics of an edge-emitting laser diode (850 nm) with phase-conjugate feedback. The experimental device is designed to see the dynamical range of the laser through the temporal and spectral properties while the feedback rate varies. Phase-conjugate feedback is performed through four-wave mixing in a photorefractive crystal. The propagation time of the laser beam in the external cavity is termed external time delay. Under the effect of the feedback, the system shows a wide dynamical range including chaos and self-pulsing states which characteristic properties are determined by the length of the external cavity. For the first time self-pulsing states at frequencies multiples of the fundamental frequency of the external cavity are evidenced. Simulations carried out based on the commonly-used Lang-Kobayashi laser rate equations provide theoretical confirmations to the experimental observations. The main topics tackled here are chaos crisis and bistability of pulsing solutions, self-pulsing regimes (through their stabilization and destabilization) and the transitions between them, characterization of extreme events of two kinds along with their statistical distribution and delay-induced deterministic coherence resonance of low frequency fluctuations. Beyond the fundamental interest of these results and the many comparisons that can be made with other laser systems, applications in the field of all-optical signal generation and control of chaos are direct consequences of this study.
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Meunier-Guttin-Cluzel, Siegfried. "Caractérisations et modélisations des régimes chaotiques de la lentille thermique." Rouen, 1990. http://www.theses.fr/1990ROUES046.
Анотація:
Quand un faisceau laser est absorbé par un liquide, celui-ci se comporte comme une lentille divergente. La lumière émergente produit, si elle est projetée sur un écran, une figure formée d'anneaux. Si le rayon traverse le liquide horizontalement et suffisamment près de la surface libre, la figure peut se déstabiliser. On observe alors des comportements variés allant du périodique au chaos en passant par la quasi-périodicité et le doublement de période. Un montage expérimental amélioré ainsi qu'une chaîne d'acquisition informatique ont été mis en place pour pouvoir étudier des signaux chaotiques. Plusieurs outils théoriques ont été élaborés pour caractériser les attracteurs attachés à ces signaux expérimentaux. En particulier, des programmes de calcul de spectres de dimensions et d'entropies généralisées à rayons fixes et a masses fixes ont été mis au point. Un attracteur de dimension 4 a ainsi été mis en évidence. Un modèle simple a été conçu à partir de considérations dimensionnelles et de la théorie de systèmes dynamiques. Celui-ci permet de retrouver la plupart des comportements observés dans les expériences
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Bortolozzo, Umberto. "Control of optical structures in a liquid crystal light valve experiment." Nice, 2005. http://www.theses.fr/2005NICE4092.
Анотація:
Les processus hors d’équilibre conduisent à la formation de structures spatiales périodiques et étendues, dites patterns. La création d’un pattern a lieu à partir de la brisure spontanée, d’une ou plus des symétries qui caractérisent l’état homogène. La variation d’un paramètre de contrôle peut conduire à la déstabilisation du pattern vers un régime de chaos spatio-temporel ou bien à sa localisation dans une région restreinte de l’espace disponible, ainsi que nous avons des structures localisées plutôt que des structures étendues. L’objectif des travaux présentés dans ce mémoire de thèse est de réaliser le contrôle aussi bine des structures localisées que du chaos spatio-temporel dans une expérience d’optique non linéaire. L’expérience consiste en une valve à cristal liquide (LCLV, de l’anglais Liquid Crystal Light Valve) insérée dans une boucle de rétroaction optique. En utilisant un modulateur spatial de lumière, nous avons démontré une méthode pour réaliser le contrôle du chaos spatio-temporel et des états localisés. Le système est modélisé sur la base d’une équation physique pour le cristal liquide, qui est couplée à la propagation de la lumière dans la boucle de rétroaction. Les études numériques de ce modèle montrent un accord quantitatif avec les observations expérimentalesNon equilibrium processes lead in nature to the formation of spatially periodic and extended structures, so-called patterns. The birth of pattern takes place through the spontaneous breaking of one or more symmetries characterizing the homogeneous state. Changing one of more parameters leads eventually to the destabilization of the pattern in favour of a regime of space-time chaos. In other cases, the pattern is localized in a particular region of the available space, so what we deal with localized instead of extended structures. The goal of the work presented in this dissertation is to realize the control of both localized and spatiotemporal chaotic states in a nonlinear optical experiment. The experiment consists in a Liquid Crystal Light Valve (LCLV) inserted in a optical feedback loop. By means of a spatial light modulator, inserted in the optical path of the input beam, we have realized the control space-time chaos and localized structures. The system is modelled on the basis of a liquid crystals physical equation, which is coupled to the light propagation in the feedback loop. Numerical studies of the model are performed, showing quantitative agreements with the experimental findings
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Gatare, Ignace. "Basculement de polarisation, contrôle et synchronisation de lasers à cavité verticale émettant par la surface (VCSELs) soumis à injection optique." Phd thesis, Université de Metz, 2008. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00347370.
Анотація:
Le laser à cavité verticale émettant par la surface (VCSEL ou Vertical-Cavity Surface-Emitting Laser) comporte des avantages compétitifs par rapport aux lasers émettant par le côté. Notamment, l'émission par la surface permet la fabrication de matrices bidimensionnelles de VCSELs intéressants pour les réseaux d'interconnexion et le routage tout optique. Le VCSEL présente souvent deux modes polarisation linéaire orthogonaux avec des fréquences et des gains optiques presque identiques. Dès lors, de faibles perturbations telles que des modifications du courant d'injection ou de la température peuvent facilement induire des basculements de polarisation. Toutefois, en utilisant un schéma d'injection optique, il est possible de contrôler ces instabilités de polarisation.Nous nous intéressons au contrôle du basculement de polarisation ainsi que la compétition des modes transverses d'un VCSEL soumis à injection optique de polarisation orthogonale. Nous montrons expérimentalement et théoriquement la dynamique de basculement de polarisation dans le plan des paramètres d'injection (puissance injectée et désaccord en fréquence entre le laser maître et le VCSEL) implique des dynamiques non linéaires telles le mélange d'ondes, les cycles limites ainsi qu'une route de doublement de période vers le chaos optique. L'analyse des bifurcations sous-jacentes nous a permet de dresser une cartographie de la dynamique de basculement de polarisation du VCSEL.
Dans notre thèse, nous étudions également la synchronisation du chaos de VCSELs dans un schéma de couplage unidirectionnel. Nous montrons que la compétition des modes de polarisation linéaire orthogonaux affecte la qualité de la synchronisation du chaos. Ces résultats sont intéressants dans le cadre du développement récent de liaisons de communication sécurisée par chaos optique.
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Arnal, Maxime. "Gaz quantique dans un potentiel périodique dépendant du temps : de la modulation perturbative aux résonances de l'effet tunnel assisté par le chaos." Electronic Thesis or Diss., Toulouse 3, 2020. http://thesesups.ups-tlse.fr/4689/.
Анотація:
Les gaz quantiques ont démontré leur capacité à imiter les propriétés d'autres systèmes et constituent, à ce titre, une plateforme privilégiée pour la simulation quantique. Ces gaz, caractérisés par un haut degré de contrôle grâce à la modulation temporelle de leurs paramètres, ont surtout été étudiés dans le régime perturbatif ou dans un régime purement chaotique. Cette thèse vise à accroître les possibilités offertes par ces dispositifs en tirant partie d'une dynamique mixte, que nous appliquons au cas du transport d'ondes de matière. Nous décrivons dans ce manuscrit plusieurs études expérimentales portant sur la dynamique d'un condensat de Bose-Einstein dans un réseau optique unidimensionnel modulé en phase et en amplitude. Les expériences présentées se classent en deux catégories : (i) le régime perturbatif, pour lequel les modulations appliquées induisent peu de chaos, et (ii) le régime mixte, où coexistent à la limite classique des trajectoires régulières et chaotiques. Dans le régime perturbatif, qui constitue le premier axe de cette thèse, nous distinguons deux domaines de modulation du réseau optique. Lorsque les fréquences de modulation sont résonantes avec la structure de bandes, nous provoquons des transitions interbandes soumises à des règles de sélection. Nous démontrons alors une nouvelle méthode de refroidissement, assimilable à une évaporation dans l'espace réciproque, utilisant ces règles de sélection. Pour une modulation de phase hors résonance, la dynamique du condensat peut être décrite par un Hamiltonien effectif. Nous étudions deux de ces Hamiltoniens, qui rendent compte pour l'un d'une transition de phase quantique et pour l'autre de la renormalisation de la profondeur du réseau. Dans chaque cas nous explorons les limites de ces modèles. Le régime mixte constitue le deuxième axe d'étude de cette thèse. L'analogue classique à notre système est le pendule modulé, bien connu pour présenter des trajectoires régulières et chaotiques. Ce comportement se manifeste au niveau quantique par la présence, en plus de la structure du réseau, d'une mer chaotique. Dans ce réseau optique habillé par le chaos, nous étudions un type de transport appelé effet tunnel assisté par le chaos, qui présente des résonances susceptibles d'amplifier ou d'inhiber l'effet tunnel entre deux positions stables au sein d'un puits du réseau. Comparé aux expériences antérieures sur ce sujet, nous nous plaçons dans une configuration différente dans laquelle nous parvenons à résoudre pour la première fois ces résonances. Pour les simulateurs quantiques, ce travail ouvre la voie à un nouveau type de contrôle, avec notamment du transport à longue portéeDegenerate quantum gases have demonstrated their ability to mimic the properties of other systems and are, as such, an ideal platform for quantum simulation. These gases, characterized by a high level of control thanks to the temporal driving of their parameters, have mainly been studied either in the perturbative regime or in a purely chaotic one. The aim of the present work is to further extend the possibilities offered by such systems by taking advantage of a mixed dynamics, which we apply to the case of matter-wave transport. In this thesis, we describe several experimental studies on the dynamics of a Bose-Einstein condensate in a one-dimensional time-dependent optical lattice. The experiments that are presented fall into two categories: (i) the perturbative regime, where the applied modulations induce little chaos, and (ii) the mixed regime, where regular and chaotic trajectories coexist at the classical limit. In the perturbative regime, which was first studied during this thesis, we distinguish two modulation domains of the optical lattice. When the modulation frequencies are resonant with the band structure, we induce interband transitions that are subject to selection rules. We then demonstrate a new cooling technique, similar to evaporation but in reciprocal space, taking advantage of these selection rules. For a phase modulation out of resonance, the dynamics of the condensate can be described by an effective Hamiltonian. We study two such Hamiltonians, one of which accounts for a quantum phase transition and the other for the renormalization of the lattice depth. In each case we explore the limits of these models. The mixed regime constitutes the second focus of this thesis. The classical analogue of our system is the modulated pendulum, well-known to present both regular and chaotic trajectories. This behavior is revealed at the quantum level by the presence, in addition to the lattice structure, of a chaotic sea. In this optical lattice dressed by chaos, we study a type of transport called chaos-assisted tunneling, which presents resonances that can amplify or inhibit tunneling between two stable positions within a lattice well. Compared to previous experiments on this subject, we use a different configuration in which we manage to resolve these resonances for the first time. For quantum simulators, this work paves the way to a new type of control, including long-range transport
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Guignard, Céline Martine. "Réalisation de sources impulsionnelles pour les télécommunications optiques." Rennes 1, 2005. https://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00260197.
Анотація:
Ce mémoire est consacré à l'étude et à la réalisation de sources impulsionnelles, constituées de lasers à semiconducteurs soumis à une rétroaction optique non linéaire ou filtrée, pour des applications dans les domaines liés aux télécommunications optiques. Après un bref rappel des principales méthodes utilisées pour réaliser des sources impulsionnelles, nous présentons les notions théoriques nécessaires à la compréhension du phénomène de rétroaction optique ainsi que les principales réalisations de sources impulsionnelles utilisant une contre-réaction, disponibles dans la littérature. Puis nous nous intéressons à l'analyse, principalement numérique, de la dynamique d'un laser contre-réactionné par un miroir non linéaire. Cette étude a permis de mettre en évidence l'existence d'un régime de blocage de modes passif conduisant à la génération d'impulsions caractérisées par un taux de répétition pouvant atteindre 20 Ghz. D'autre part, nous montrons que l'utilisation d'un réseau de Bragg à pas variable comme réflecteur externe d'un laser fonctionnant en régime de blocage de modes permet la génération d'impulsions en limite de Fourier. La méthode de fabrication d'une telle cavité composée d'un réseau de Bragg et d'une micro-lentille est décrite et nous présentons un modèle permettant d'analyser numériquement le comportement de lasers soumis à une contre-réaction filtrée ainsi qu'une analyse statique de ce dernier. Nous terminons cette étude par l'analyse de l'influence d'une injection optique sur les caractéristiques de ces impulsions.
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Lepers, Maxence. "Dynamique d'atomes dans des potentiels optiques : du chaos quantique au chaos quasi-classique." Phd thesis, Université des Sciences et Technologie de Lille - Lille I, 2009. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00391054.
Анотація:
Cette thèse présente des résultats théoriques sur le chaos dans les systèmes quantiques. Dans sa première partie, nous étudions la dynamique du rotateur pulsé. Ce système, qui est la référence pour l'étude du chaos quantique, présente un gel de la diffusion en impulsion, appelé localisation dynamique. Celle-ci est un phénomène purement quantique basé sur des interférences destructives.Comme tout phénomène d'interférence, la localisation dynamique est affectée par l'émission spontanée. Dans cette thèse, nous proposons une méthode basée sur la spectroscopie Raman, pour limiter l'impact de l'émission spontanée. Nous menons une étude analytique complète de la dynamique, en très bon accord avec nos simulations numériques.
Du fait de sa périodicité temporelle, le rotateur pulsé présente aussi des résonances quantiques, qui sont l'analogue de l'effet Talbot optique. En décrivant ces résonances dans l'espace des positions, nous en donnons une image simple et intuitive, basée sur des notions classiques comme la force.
Les condensats de Bose-Einstein ont ouvert la voie à l'obtention de phénomènes quantiques nouveaux. La non-linéarité de leur équation d'évolution permet notamment l'observation du chaos quasi-classique. Nous proposons ici une méthode pour le détecter, basée sur la mesure de la position moyenne du condensat. Cette méthode, dont la validité est confirmée par les exposants de Lyapunov du système, permet de distinguer sans équivoque les trajectoires chaotiques et régulières.
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Blin, St��phane. "R��alisation de lasers �� fibre �� contre-r��action r��partie pour l'��tude de l'injection optique : comparaison avec l'injection de lasers �� semi-conducteurs." Phd thesis, Universit�� Rennes 1, 2003. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00078932.
Анотація:
Nous pr��sentons une ��tude comparative de l'injection optique quasi-statique pour des lasers �� semi-conducteurs et des lasers �� fibre. La fabrication des lasers �� fibre �� contre-r��action r��partie est d��taill��e. L'��tude spectrale de l'injection de lasers �� semi-conducteurs pour des puissances inject��e usuelles (> -30 dBm) permet, par des cartographies, de caract��riser des r��gimes bistables, le r��gime de relaxation, et la synchronisation de chaos. Pour de faibles puissances inject��es (< -30 dBm), nous montrons que le laser esclave est un amplificateur de qualit�� pour de faibles signaux coh��rents, et observons l'attraction en fr��quance de l'esclave inject�� par le ma��tre. L'injection statique des lasers �� fibre permet d'observer une r��ponse dynamique dans le domaine temporel, li��e �� des ph��nom��nes de relaxation. Nous proposons des m��thodes de mesure, par injection optique, du facteur de Henry, de faibles largeurs spectrales, du taux d'��mission spontan��e du laser esclave.
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Olejniczak, Lukasz. "Polarization properties and nonlinear dynamics of quantum dot lasers." Thesis, Metz, 2011. http://www.theses.fr/2011METZ001S/document.
Анотація:
Dans cette thèse nous présentons dans un premier temps nos résultats expérimentaux sur les instabilités de polarisation de lasers à boîtes quantiques (QD) et à cavité verticale (VCSELs). Ces instabilités présentent des caractéristiques différentes de celles observées dans les lasers VCSELs à puits quantiques : une compétition se produit entre deux états polarisés elliptiquement et non orthogonaux, qui donne lieu à une dynamique de saut de mode de polarisation dans le temps. Le temps de séjour moyen dans un mode décroit de huit ordres de grandeur en augmentant le courant d’injection (de la seconde à la nanoseconde). A notre connaissance ceci constitue la première observation d’une dynamique de polarisation d’un VCSEL avec une échelle de temps aussi diversifiée.Nous présentons ensuite une étude théorique d’un laser QD avec injection optique, en prenant en compte la dynamique des porteurs de charge vers des états énergétiques excités. Nous montrons qu’aux dynamiques d’impulsions excitables observées expérimentalement s’ajoutent des dynamiques auto-pulsées complexes résultant d’une phénomène de bifurcation autour d’un point de selle (« bottleneck »). Finalement nous avons étudié le cas d’un laser QD émettant simultanément depuis les états d’énergie fondamental et excité. Alors que la lumière est injectée dans laser QD esclave à la fréquence proche de l’état d’énergie fondamental, nous montrons que l’émission à la fréquence de l’état excité présente une dynamique auto-pulsée avec des impulsions très courtes (ps) suite à un mécanisme de basculement de gainIn this thesis we first show our experimental results on polarization instabilities in quantum dot (QD) lasers with vertical cavity, so called VCSELs. Their characteristics are different from what is typically observed in their QW counterparts: light that is linearly polarized close to lasing threshold becomes elliptically polarized as current is increased and then a wide region of polarization mode hopping between nonorthogonal, elliptically polarized modes sets on. Within this region the average dwell time decreases by eight orders of magnitude from seconds to nanoseconds. To our best knowledge this is the first observation of such a diversified dynamics of polarization mode hopping in a single VCSEL. We have also carried out theoretical studies of optically injected QD lasers accounting for the intradot carrier dynamics through the higher-energy excited states. We show that experimentally observed excitable pulses are complemented by self-pulsations resulting from the so-called bottleneck phenomenon. Finally, we have theoretically investigated optically injected QD laser lasing simultaneously from the ground and excited states. We show that although the external light is injected to the ground state mode alone, modulation of the relaxation time induced by injected signal can provide a gain switching mechanism leading to generation of picosecond pulses from the excited state
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Uy, Chi-Hak. "Two-Polarization dynamics in optically delayed lasers." Thesis, CentraleSupélec, 2018. http://www.theses.fr/2018CSUP0006.
Анотація:
La diode laser est un composant clef de notre vie de tous les jours. Inventée il y a cinquante ans (1962) elle est utilisée aujourd'hui pour lire l'information encodée sur des disques compacts dans les lecteurs CD, pour transmettre l'information sous forme optique dans les réseaux de télécommunications à fibres optiques, pour scanner nos articles dans les supermarchés, pour aider au positionnement, à l'éclairage et à l'affichage dans des systèmes multimédias. Ces applications nécessitent un comportement stable et surtout prédictible du composant laser. Cependant, il a été démontré depuis plus de trente ans que sous certaines conditions, la diode laser émet une puissance fluctuant dans le temps de façon chaotique c'est-à-dire imprévisible. Le chaos ou la sensibilité extrême d'un système dynamique conduisant à son imprédictibilité, a aujourd'hui été observé dans grands nombres de systèmes physiques et biologiques. Le chaos explique par exemple aujourd'hui l'impossibilité mathématique de prédire la météo au-delà de quelques jours. Cette thèse est donc à la confrontation de deux thèmes scientifiques majeurs: le comportement dynamique et les performances de diodes lasers, et l'étude du chaos optique. Nous proposons dans un premier temps d'étudier la génération de chaos optique par une diode laser à l'aide d'une rétroaction optique conduisant à des dynamiques complexes entre deux états de polarisation du laser. L'analyse approfondie de ces dynamiques montre l'existence de propriétés de corrélation inattendues entre polarisation se manifestant à plusieurs échelles de temps distincts. Nous démontrons d'une part l’interaction qui existe entre ces échelles de temps et proposons d'autre part une interprétation physique à ce phénomène.Dans un second temps, nous nous intéressons à une dynamique particulière conduisant à un basculement régulier entre deux états de polarisation dans une diode laser soumis à une rétroaction optique modifiant l'état de polarisation. Ces basculements sont à l'origine de modulation ondes carrées. La fréquence de modulation est modulable de manière très simple par une modification de la rétroaction. De plus, nous observons l'apparition de dynamiques oscillants et entretenues accompagnant les états hauts des ondes carrées. Une analyse expérimentale et numérique montre que la fréquence de ces oscillations dépassent les fréquences typiques observées pour ce genre de système laser. L'étude analytique prévoit des fréquences pouvant aller au-delà des 20 GHz sur des dispositifs lasers particuliers appelés VCSELsLaser diodes have become a key component in our everyday life. Discovered 50 years ago (1962), laser diode is used for reading information engraved in compact disk (CD), for transmitting informations in modern telecommunication systems based on optical fibers, for reading bar codes at the supermarket, for positioning and ranging and for lightning. All those applications need a stable and predictible behavior of the laser. Nonetheless, it has been shown that lasers can emit an chaotic fluctuation of light intensity under certain conditions i.e. an unpredictable dynamic. The chaos, or the high sensitivity of a system leading to its unpredictibility, is nowaday observed in a large variety of physical and biologial systems. Chaos explains for example the mathématical impossibility to predict the weather beyond few days. This thesis is therefore at the interface between two main scientific themes : the dynamical behavior and the specifications of laser diodes, and the study of optical chaos.We propose in a first part to study the generation of optical chaos from a laser diode using an optical feedback which leads to complex dynamics between two polarisation states of the laser. An in-depth analysis of this dynamic shows the existence of unexpeted correlation properties between the polarisations which manifest themselves on several time-scales. We demonstrate, on the one hand, the interplay between the different time-scales and on the other hand, we bring a physical interpretation to this phenomenon.In a second part, we focus on a peculiar dynamic leading to regular switching between two polarization states in a laser diode subjected to optical feedback. Those swtichings lead to square-wave modulations. The modulation frequency can be driven by a simple modification of the feedback parameters. In addition, we observe the emergence of oscillatory and undamped dynamics which accompagny the upper state of the square-wave. An experimental and numerical analysis show that the frequency of those oscillations exceed the usual frequency signatures for this kind of laser system. The analytical study predicts frequencies going beyond 20 GHz for a peculier type of lasers called VCSELs
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Taki, Haidar. "On ultra-wideband over fiber transmission systems employing semiconductor optical amplifiers." Thesis, Brest, 2017. http://www.theses.fr/2017BRES0071/document.
Анотація:
La technologie Ultra WideBand (UWB) sur fibre est une solution prometteuse pour répondre aux enjeux des futurs réseaux de communication WLAN/WPAN. Les caractéristiques de la fibre, incluant son énorme bande passante, offrent la possibilité d'une bonne qualité de service à longue portée. La propagation sans-fil UWB doit être réalisée sous des contraintes de densité spectrale de puissance particulières, imposées par l'autorité de régulation (FCC pour les Etats-Unis). La nouveauté de notre travail provient de I' exploitation des avantages d'un amplificateur optique à semi-conducteurs (SOA) afin d'obtenir une extension de portée à un coût et une complexité limités. Cependant, les effets non linéaires et le bruit d'émission spontanée amplifiée (ASE), intrinsèques à ce type de composant, sont susceptibles de dégrader la performance du système. La réduction de ces effets indésirables a donc été d'une importance centrale dans cette étude. Les non-linéarités du SOA ont été compensées en appliquant une solution de pré-distorsion analogique des formes d'ondes électriques. Un traitement basé sur phaser a également été proposé pour réduire simultanément I' influence de I'ASE et linéariser les caractéristiques du SOA, grâce à des opérations de chirping réparties entre l'émetteur et le récepteur. Avec la transmission Impulse Radio, en raison des propriétés temporelles des formats de modulation, des raies spectrales apparaissent, ce qui peut violer la limite FCC ou réduire I' efficacité énergétique. Une nouvelle technique de randomisation de formes d'ondes a été étudiée, qui s'est révélée efficace pour supprimer ces pics spectraux. Les trois approches ont montré un grand potentiel avec les formats On Off Keying et Pulse Position Modulation, à longue portée optique. Les performances d'une modulation différentielle Chaos Shift Keying ont finalement été examinées; une probabilité d'erreur inférieure a été obtenue expérimentalement en comparaison avec d'autres modulations non cohérentesUltra WideBand (UWB) over fiber is a promising technology for meeting the demands of future wireless local-area networks (WLANs) and wireless personal-area networks (WPANs). Thanks to the enormous bandwidth and fiber characteristics, a high communication quality may be established at long reach. UWB wireless propagation must be achieved with special power and spectral constraints fixed by the regulatory bodies (e.g. US Federal Communication Commission). The novelty of our work originates from exploiting the benefits of a Semiconductor Optical Amplifier (SOA) so as to get a reach extension at limited cost and complexity. However, the inherent nonlinear effects and Amplified Spontaneous Emission (ASE) noise associated to such device may affect the system performance.Overcoming these impairments has been of central importance in this study. SOA nonlinearities have been mitigated by applying analog pre-distortion in electrical domain. Phaser-based processing was also proposed to simultaneously reduce ASE influence and linearize SOA characteristics, thanks to up/down chirping performed on the transmitter/receiver sides. With Impulse Radio UWB transmission, due to the time properties of modulation patterns, discrete lines arise in the corresponding spectrum, which may violate FCC limit or reduce the power efficiency. A new shape randomization technique has been investigated, which proved to be effective in suppressing these spectral spikes. The three approaches have shown a great potential with On Off Keying and Pulse Position Modulation formats at long optical reach.The performance of Differential Chaos Shift Keying was finally examined in the over fiber system, a lower error probability was experimentally achieved in comparison with other non-coherent modulations
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Zemmouri, Samir. "Développement et réalisation d’un dispositif expérimental permettant la production d’un condensat de Bose Einstein de Potassium 41." Thesis, Lille 1, 2019. http://www.theses.fr/2019LIL1R060.
Анотація:
Les systèmes lasers limitent la taille des pièges magnéto optiques car leurs puissances optiques sont limitées. Cette limite a une impacte directe sur la taille des condensats de Bose Einstein. L’objectif de cette thèse a été de réaliser un système laser innovant qui permet d’obtenir des puissances optiques significativement plus importantes afin d’obtenir des condensats de Bose Einstein de plus grande tailleLaser systems limit the size of magneto-optical traps because their optical powers are limited. This limit has a direct impact on the size of Bose Einstein condensates. The objective of this thesis was to realize an innovative laser system which allows to obtain significantly higher optical powers in order to obtain larger Bose Einstein condensates
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Ring, Hubertus. "Régularité et chaos : étude de la molécule de disulfure de carbone (CS2) par spectroscopie de fluorescence et double résonance infrarouge-ultraviolet." Université Joseph Fourier (Grenoble), 1997. http://www.theses.fr/1997GRE10075.
Анотація:
Depuis la mise en evidence de la transition vers le chaos vibrationnel dans l'etat electronique fondamental de la molecule de bisulfure de carbone, il semblait impossible d'attribuer des niveaux vibrationnels situes au dessus de cette limite. Grace a une excitation plus selective, des progressions regulieres et identifiables ont ete observees jusqu'a tres haute energie, avant l'apparition d'un regime plus perturbe, par la methode de spectroscopie de fluorescence dispersee induite par laser. Les progres experimentaux reposent entre autres sur l'utilisation d'un nouveau laser cu/hbr comme laser de pompe et d'une camera ccd refroidie a l'azote liquide. La grande sensibilite et la possibilite de travailler a haute resolution ont permis egalement d'observer des anomalies rotationnelles, dues a l'interaction entre rotation et vibration. Ainsi, la resonance du type l fait apparaitre un systeme supplementaire de niveaux vibrationnels en emission, ce qui a permis de determiner pour la premiere fois le parametre de ce couplage sur un tres grand domaine spectral. Dans le but d'etudier les etats electroniques excites de la molecule de bisulfure de carbone et leur interaction avec l'etat fondamental, une experience de double resonance infrarouge - ultraviolet a ete construite et mise en oeuvre. Elle utilise un laser a monoxide de carbone et la chaine laser composee du laser cu/hbr et d'un laser a colorant double en frequence. Grace a sa grande selectivite, cette technique permet de s'affranchir de la congestion rotationnelle dans les etats excites et de simplifier les spectres.
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Cuenot, Jean-Baptiste. "Système optoélectronique de communication sécurisé par chaos en longueur d'onde." Besançon, 2002. http://www.theses.fr/2002BESA2003.
Анотація:
L'étude des phénomènes non linéaires chaotiques trouve une application dans le domaine des télécommunications, à travers la synchronisation de systèmes chaotiques. La possibilité de reproduire un signal chaotique dont l'évolution temporelle est pseudo-aléatoire est utilisée pour construire un système de communication sécurisé. Le système optoélectronique étudié dans ces travaux est constitué d'un émetteur, qui génère un signal optique de longueur d'onde chaotique, et d'un récepteur qui reproduit ce même signal. Les composants principaux du générateur de chaos sont une diode laser DBR accordable en longueur d'onde, un filtre spectral optique et une ligne à retard électronique. Dans ce manuscrit, nous présentons les différents types de comportement dynamiques de la longueur d'onde émise par cet oscillateur chaotique. Nous étudions ensuite la sensibilité de synchronisation du récepteur avec l'émetteur en fonction des différents paramètres du système, qui représentent la clé de cryptage. . .
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Lacot, Eric. "Dynamique d'un laser à fibre dopée Er3+." Grenoble 1, 1992. http://www.theses.fr/1992GRE10202.
Анотація:
La dynamique d'un laser a fibre dopee er#3#+ a ete analysee aussi bien en regime de pompage continu qu'en regime de pompage module. En pompage continu, lorsque l'on augmente la puissance de pompe, le laser atteint un second seuil et une bifurcation de hopf apparait menant le laser d'un regime de fonctionnement continu a un regime de fonctionnement pulse. Une etude de l'influence des parametres aussi bien intrinseques (dopage, longueur,. . . ) que extrinseques (pompage, cavite,. . . ) nous a permis de determiner dans un espace de parametres propres au laser la frontiere entre les differents regimes de fonctionnement. Nous avons aussi pu observer, aussi bien en regime de fonctionnement continu qu'en regime de fonctionnement pulse, que le comportement transitoire de l'intensite totale du laser est en fait la somme des comportements transitoires de deux etats orthogonaux de polarisation. En regime transitoire (reponse a un pompage en echelon) le laser a fibre presente des oscillations de relaxation. C'est en modulant la puissance de pompe de maniere sinusoidale au voisinage de la frequence de relaxation que nous avons pu observer dans le comportement dynamique du laser a fibre une cascade de doublement de periodes conduisant a un fonctionnement chaotique. Nous avons developpe un modele semi-classique decrivant de la dynamique du laser a fibre dopee. Cette dynamique est parfaitement decrite par un modele de deux lasers couples pompes de maniere coherente. La transition entre le regime continu et le regime pulse est bien decrite ainsi que les deux etats propres de polarisation et le comportement chaotique
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Leproux, Philippe. "Conception et optimisation d'amplificateurs optiques de puissance à fibre double gaine dopées erbium." Limoges, 2001. http://www.theses.fr/2001LIMO0054.
Анотація:
Dans le domaine des télécommunications par fibres optiques sur longues distances, l'association de l'amplification optique et du multiplexage en longueur d'onde permet d'augmenter le debit des transmissions. Dans de tels systemes, les amplificateurs à fibres dopées aux terres rares doivent pouvoir réamplifier la lumière, atténuée lors de sa propagation, sur une large bande spectrale contenant la totalité du multiplex. L'augmentation du nombre de canaux multiplexés impose l'accroissement de la puissance de sortie totale des amplificateurs. Une solution à ce problème est l'utilisation d'amplificateurs de puissance à fibres optiques double gaine, dans lesquelles la technique du pompage multimode par laa gaine permet de travailler avec des valeurs de puisances de pompe trés élevées. A travers une étude théorique et numérique des amplificateurs optiques à fibres double gaine dopées erbium, nous nous proposons d'optimiser les paramètres opto-géometriques des fibres mises en jeu. D'une part, l'influence de la géométrie de la gaine interne sur l'absorption de la pompe est étudiée, en faisant intervenir des notions issues de la théorie du chaos ondulatoire. Les meilleurs performances sont obtenues dans le cas d'une circulaire à deux troncatures non parallèles. D'autres part, la meilleure distribution transverse du dopant de terre rare est recherchée, afin d'améliorer le gain de l'amplificateur. Une répartition du dopant en forme d'anneau permet d'obtenir des performances interessantes en terme de gain large bande, attractives pour l'utilisation dans un système à multiplexage en longueur d'onde. Une étude expérimentale de l'absorption de la pompe dans les fibres optiques amplificatrices à double gaine est par ailleurs réaliséeItn thne field of long haul fibre optics télécommunications, combining optical amplification and wavelength division multiplexing (WDM) allows to increase the rate of transmissions. In these systems, rare earth-doped fibre amplifiers must be able to reamplify the signal, attenuated during propagation along the link fibre, over a wide sprectral range containing the whole multiplex. Increasing the number of multiplexed channels requires the enhancement of amplifier toatl output power. A solution to this problem is to use power amplifiers with double clad fibres, in which the multimode cladding pumping allows to handle very high pump power values
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Locquet, Alexandre. "Analyses numériques de dynamiques chaotiques dans des systèmes optiques à délai : propriétés de synchronisation et extraction du déterminisme." Besançon, 2004. http://www.theses.fr/2004BESA2044.
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Rontani, Damien. "Nonlinear dynamics of photonic components. Chaos cryptography and multiplexing." Phd thesis, Supélec, 2011. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00783267.
Анотація:
With the rapid development of optical communications and the increasing amount of data exchanged, it has become utterly important to provide effective architectures to protect sensitive data. The use of chaotic optoelectronic devices has already demonstrated great potential in terms of additional computational security at the physical layer of the optical network. However, the determination of the security level and the lack of a multi-user framework are two hurdles which have prevented their deployment on a large scale. In this thesis, we propose to address these two issues. First, we investigate the security of a widely used chaotic generator, the external cavity semiconductor laser (ECSL). This is a time-delay system known for providing complex and high-dimensional chaos, but with a low level of security regarding the identification of its most critical parameter, the time delay. We perform a detailed analysis of the influence of the ECSL parameters to devise how higher levels of security can be achieved and provide a physical interpretation of their origin. Second, we devise new architectures to multiplex optical chaotic signals and realize multi-user communications at high bit rates. We propose two different approaches exploiting known chaotic optoelectronic devices. The first one uses mutually coupled ECSL and extends typical chaos-based encryption strategies, such as chaos-shift keying (CSK) and chaos modulation (CMo). The second one uses an electro-optical oscillator (EOO) with multiple delayed feedback loops and aims first at transposing coded-division multiple access (CDMA) and then at developing novel strategies of encryption and decryption, when the time-delays of each feedback loop are time- dependent.
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Cavaillès, Adrien. "Tests de non-localité et protocoles de communication quantique utilisant l'intrication hybride optique." Thesis, Sorbonne université, 2019. http://www.theses.fr/2019SORUS055.
Анотація:
Cette thèse est centrée sur la réalisation de protocoles d'information quantique utilisant conjointement les approches à variables discrètes et à variables continues de l'information quantique optique. Nous détaillons tout d'abord les protocoles utilisés pour la génération d'états hautement non classiques tels que les photons uniques, les chats de Schrödinger optiques et enfin l'intrication hybride entre variables discrètes et continues. Nous évaluons le potentiel de cette ressource innovante en détaillant son utilisation dans un certain nombre de protocoles. Nous commençons par envisager la réalisation de tests de Bell utilisant l'intrication hybride et rapportons l'observation expérimentale d'une violation d'inégalité de Steering, pour la première fois dans un contexte hybride. Enfin, nous détaillons l'état d'avancement de l'installation d'une nouvelle expérience de téléportation quantique entre variables discrètes et variables continues. Nos résultats prouvent l'intérêt de suivre une approche hybride et ouvrent la possibilité de réaliser des réseaux d'information quantique hybrides liant des systèmes de différentes naturesThere are two traditionally-separated approaches to optical quantum information: the continuous- and discrete-variable strategies respectively linked to the wave-like and particle-like nature of light. This thesis work is focused on the novel hybrid approach aiming to join the capabilities of both strategies into single systems. Using hybrid methods, we report on the use of optical parametric oscillators and superconducting-nanowire single-photon detectors to generate highly non-classical non-Gaussian states such as high-purity single-photons, Schr\"odinger cat states and finally hybrid entanglement of light between continuous- and discrete-variable encoding. The potential of this resource is studied in a number of protocols. We first consider non-locality tests with hybrid entanglement such as Bell inequality violation and experimentally demonstrate the violation of Einstein-Podolsky-Rosen steering inequalities. We finally report on the progress made towards the implementation of a new setup for the demonstration of hybrid quantum teleportation between continuous and discrete-variable encodings. Our demonstrations prove the versatility of this hybrid resource and open the possibility of implementing scalable quantum networks linking systems of dissimilar nature
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Etesse, Jean. "Adjonction cohérente itérative de photons pour la génération d'états quantiques mésoscopiques du champ électromagnétique." Thesis, Palaiseau, Institut d'optique théorique et appliquée, 2014. http://www.theses.fr/2014IOTA0016/document.
Анотація:
Cette thèse porte sur la génération d'états quantiques mésoscopiques arbitraires de la lumière par l'utilisation itérée d'un protocole élémentaire simple, basé sur un procédé d'adjonction cohérente de photons. Ce protocole tire parti des deux descriptions ondulatoires et corpusculaires complémentaires de la lumière, en impliquant des états davantage propices à une description discrète (les photons, corpuscules élémentaires de la lumière) avec des mesures continues sur le champ électromagnétique (les mesures de quadratures). Nous démontrons la validité du protocole expérimentalement en montrant que celui-ci permet la génération d'états chats de Schrödinger optiques (superposition cohérente d'états quasi-classiques) comprimés en quadrature. Ces états présentent un grand intérêt étant donné qu'ils peuvent constituer la brique élémentaire du calcul quantique à états cohérents, le "qubit" (ou bit quantique). Nous étudions également la mise en oeuvre théorique du protocole dans la production d'états plus complexes : les états "Peignes en quadrature" dont la fonction d'onde sur la quadrature x est constituée d'une succession de fins pics gaussiens modulés par une large enveloppe gaussienne. Outre l'intérêt que ceux-ci présentent dans la mise en oeuvre de codes correcteurs d'erreurs quantiques, nous montrons qu'ils permettent de réaliser des violations des inégalités de Bell par mesures homodynes seulement, ouvrant la voie à des tests sans échappatoiresIn this thesis, we propose a new scheme for the generation of mesoscopic optical quantum states of light, by the iterated use of an elementary protocol, based on a coherent adjunction of photons. This protocol takes advantage of the two complementary wave and particle descriptions of light, by involving intrinsically discrete states (photons, elementary particles of light) and continuous measurements on the electromagnetic field (quadrature measurements). We experimentally prove the validity of the protocol by showing that it enables the generation of squeezed optical Schrödinger cat states (coherent superposition of quasi-classical states). These states are of great interest as they can be used as the elementary piece in the coherent state quantum calculation, the "qubit" (or quantum bit). We also study the theoretical implementation of the protocol for the production of more complex states : the "quadrature Comb states", whose wavefunction along the quadrature x consists in a succession of thin gaussian peaks modulated by a larger gaussian envelope. Amongst other applications like quantum error correcting codes, we show that they allow for a violation of Bell's inequalities with homodyne measurements only, opening the path towards loophole-free violations
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Minganti, Fabrizio. "Out-of-Equilibrium Phase Transitions in Nonlinear Optical Systems." Thesis, Sorbonne Paris Cité, 2018. http://www.theses.fr/2018USPCC004/document.
Анотація:
Dans cette thèse nous étudions théoriquement de systèmes dissipatifs pompés,décrits par une équation maîtresse de Lindblad. En particulier, nous adressons les problématiques liés à l’émergence de phénomènes critiques. Nous présentons une théorie générale reliant les transitions de phase du premier et deuxième ordres aux propriétés spectrales du superopérateur liouvillien. Dans la région critique, nous déterminons la forme générale de l’état stationnaire et de la matrice propre du liouvillien associée à son gap spectral. Nous discutons aussi l’utilisation de trajectoires quantiques individuelles afin de révéler l’apparition des transitions de phase. En ayant dérivé une théorie générale, nous étudions le modèle de Kerr en présence de pompage à un photon (cohérent) et à deux photons (paramétrique) ainsi que de dissipation. Nous explorons les propriétés dynamiques d’une transition de phase du premier ordre dans un modèle de Bose-Hubbard dissipatif et d’une de second ordre dans un modèle XYZ dissipatif d’Heisenberg. Enfin, nous avons considéré la physique des cavités soumises à de la dissipation à un et deux photons ainsi qu’un pompage à deux photons, obtenu par ingénierie de réservoirs. Nous avons démontré que l’état stationnaire unique est un mélange statistique de deux états chats de Schrödinger, malgré de fortes pertes à un photon.Nous proposons et étudions un protocole de rétroaction pour la génération d’états chat pursIn this thesis we theoretically study driven-dissipative nonlinear systems, whosedynamics is capture by a Lindblad master equation. In particular, we investigate theemergence of criticality in out-of-equilibrium dissipative systems. We present a generaland model-independent spectral theory relating first- and second-order dissipative phasetransitions to the spectral properties of the Liouvillian superoperator. In the critical region,we determine the general form of the steady-state density matrix and of the Liouvillianeigenmatrix whose eigenvalue defines the Liouvillian spectral gap. We discuss the relevanceof individual quantum trajectories to unveil phase transitions. After these general results,we analyse the inset of criticality in several models. First, a nonlinear Kerr resonator in thepresence of both coherent (one-photon) and parametric (two-photon) driving and dissipation.We then explore the dynamical properties of the coherently-driven Bose-Hubbard and of thedissipative XYZ Heisenberg model presenting a first-order and a second-order dissipativephase transition, respectively. Finally, we investigate the physics of photonic Schrödingercat states in driven-dissipative resonators subject to engineered two-photon processes andone-photon losses. We propose and study a feedback protocol to generate a pure cat-likesteady state
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Thommen, Quentin. "Dynamique quantique dans les potentiels lumineux." Phd thesis, Université des Sciences et Technologie de Lille - Lille I, 2004. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00009871.
Анотація:
La dynamique quantique dans un potentiel périodique a fait l'objet de nombreuses études depuis les travaux de Bloch, dans les années 30, portant sur la dynamique des électrons dans un solide cristalisé. Cette dynamique est expérimentalement observable à l'aide d'atomes refroidis. L'utilisation de potentiels optiques permet de synthétiser, de façon très souple, des formes variées de potentiels, périodique, stationnaire ou dépendant du temps. Outre la grande variété de potentiels accessibles, l'atout majeur présenté par ces systémes est l'absence de dissipation et de processus de décohérence. Le travail présenté s'inscrit dans cette perspective et propose une description théorique, simple et analytique, de la dynamique quantique dans un potentiel périodique dépendant du temps. Il est connu depuis les travaux de Zener (1934), que la dynamique quantique dans un potentiel périodique en escalier, contrairement à l'intuition classique, est un mouvement d'oscillations nommé Oscillations de Bloch. Nous montrons que lors d'une modulation harmonique du potentiel des phénomènes de résonance apparaissent entre la fréquence de modulation et la fréquence des oscillations de Bloch et engendrent un transport de la particule dans le réseau. Cette dynamique est alors interprétée comme une interférence quantique mettant ainsi en exergue le role fondamental des cohérences quantiques de l'état initial. La réalisation expérimentale récente (1995) de la condensation de Bose Einstein d'un gaz atomique permet d'obtenir un état quantique cohérent mésoscopique. Récemment, des oscillations de Bloch ont été observées à l'aide de tels Ètats. Nous montrons que, outre ces oscillations, le condensat dans un potentiel périodique en escalier présente des régimes dynamiques chaotiques. Notre description introduit une base d'états adaptée et nous pouvons alors décrire la dynamique comme une évolution hamiltonienne classique portant sur les amplitudes et phases des états introduits. Les couplages non-linÈaires entre les différents états engendrent, pour certains états initiaux, des dynamiques chaotiques au sens classique bien que le condensat de Bose Einstein soit un objet quantique.
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Faure, Frédéric. "Approche géométrique de la limite semi-classique par les états cohérents et mécanique quantique sur le tore." Grenoble 1, 1993. http://www.theses.fr/1993GRE10188.
Анотація:
Cette these est consacree a des problemes lies a l'etude de la limite semi-classique en mecanique quantique. Le premier chapitre presente une formulation geometrique qui est equivalente au principe variationnel. Elle consiste a concevoir la dynamique classique comme une projection orthogonale de la dynamique quantique sur la famille des etats coherents. L'angle de la projection nous renseigne sur la validite de l'approximation obtenue. Ces resultats sont illustres par un exemple numerique. Le deuxieme chapitre s'attache a la mecanique quantique sur le tore en tant qu'espace de phase, et en particulier a l'etude des degenerescences dans le spectre de modeles du type harper, ou harper pulse qui manifestent du chaos classique. Ce type de modeles trouve ses applications essentiellement en physique du solide, notamment pour l'effet hall quantique. Cette etude se fait d'une part a l'aide de l'indice de chern qui caracterise de facon topologique la localisation des fonctions d'ondes lorsque des conditions de periodicite sont changees, et d'autre part par la distribution de husimi permet de representer un etat quantique dans l'espace de phase. Nous discutons le role joue par les etats associes a une separatrice, par l'effet tunnel et par la nature chaotique de la dynamique
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Vinet, Maud. "Etude par stm de nanostructures supraconductrices par proximite." Université Joseph Fourier (Grenoble), 2001. http://www.theses.fr/2001GRE10047.
Анотація:
Cette these a ete motivee par le desir d'etudier l'effet de proximite entre un metal normal (n) et un supraconducteur (s). Pour cela, nous avons construit un microscope a effet tunnel (stm) pour mesurer la densite d'etats electroniques locale d'un metal. Celui-ci fonctionne a 100 mk dans un cryostat a dilution renverse. Pour respecter la philosophie de ce cryostat original, le stm est thermalise par contacts mecaniques sur la boite de melange sans gaz d'echange. Avant de coupler le stm a la dilution, nous avons procede a une mise au point prealable dans un cryostat a 4he a des temperatures comprises entre 4,2 k et 1,5 k. Nous avons donc etudie l'effet de proximite entre de l'or (n) en bon contact electrique avec du niobium (s) a 1,5 k. La reflexion d'andreev est le mecanisme microscopique qui regit cet effet de proximite. Elle permet a electron incident d'energie au dessus du niveau de fermi qui arrive sur une interface avec un supraconducteur d'etre retro-reflechit en un trou d'energie -. La paire electron-trou correles ainsi creee dans le metal normal se propage de maniere coherente sur une distance l hd/. Ces correlations conduisent a un affaiblissement de la densite d'etats a une particule dans le metal normal. Lorsque l'or est de taille infinie, 1 m dans notre cas, nous observons un affaiblissement de la densite d'etats electroniques locale dont l'extension spectrale diminue lorsque l'on s'eloigne de l'interface. Physiquement, c'est une manifestation de la longueur l. Les spectres mesures sont quantitativement expliques par le formalisme quasi-classique de l'equation d'usadel. Lorsque l'or est en contact avec le niobium est de faibles dimensions, quelques dizaines de nanometres, la densite d'etats montre un minigap