Solitons de Cavité dans les lasers à semi-conducteurs à Cavité Verticale - TEL - Thèses en ligne Accéder directement au contenu
Hdr Année : 2008

Cavity Solitons in Vertical Cavity Semiconductor Lasers

Solitons de Cavité dans les lasers à semi-conducteurs à Cavité Verticale

Résumé

Cavity Solitons (CS) are stationary bright intensity peaks appearing in the transverse plane of an optical resonator driven by a coherent field (holding beam) and filled by a non linear medium. They can be individually switched on and off by a local perturbation in form of an addressing light pulse. The ability to control their location and their motion by introducing phase or amplitude gradients in the holding beam makes them interesting as mobile pixels for all-optical processing units. From a fundamental point of view CS can be interpreted as single peak Localised Structures as the ones appearing in granular media, gas discharge, chemical reactions and hydrodynamics. These structures appear in presence of a pattern forming instability of the homogeneous solution that appears subcritically, i.e. two or several solutions coexist for the same parameter values. They have therefore a different nature from spatial solitons which are based on compensation between diffraction and non linearity occurring during the propagation.
In this thesis I review the most important results of my research on CS in Vertical Cavity Surface Emitting Lasers. I will introduce them in the general frame of pattern formation in optics, evidencing the similarities with Localised Structures observed in other optical systems.
I will give experimental evidence of their existence and I will characterize their properties in the parameter space. I will show that CS can be arranged in arrays that can be reconfigured optically and I will give a first principles demonstration of an all-optical delay line based on CS drift under the presence of phase gradient in the holding beam.
Les solitons de cavité sont des pics stationnaires d'intensité qui apparaissent dans le plan transverse d'un résonateur optique non linéaire injecté par un champ électromagnétique cohérent (faisceau de maintien). Ils peuvent être allumés et éteints individuellement par une perturbation locale sous la forme d'un pulse de lumière (faisceau d'écriture). La possibilité de contrôler leur position et leur mouvement par l'introduction d'un gradient de phase ou d'amplitude dans le faisceau de maintien permet leur application comme pixels mobiles de lumière dans un processeur d'information tout optique. D'un point de vue fondamental, les solitons de cavité sont des Structures Localisées à un seul pic en tous points analogues à celles observées dans les milieux granulaire, dans la décharge électrique dans un gaz, dans les instabilités chimique et dans l'hydrodynamique. Ces structures apparaissent en présence d'une instabilité modulationelle de la solution homogène qui se produit de façon sous critique, où il y a donc cœxistence de solutions différentes pour les mêmes valeurs de paramètres. Les solitons de cavité ont donc une nature très différente par rapport aux solitons spatiaux qui sont basés sur un mécanisme de compensation entre diffraction et non linéarité qui se produit lors de la propagation.

Dans cette thèse je résumerai les principaux résultats de ma recherche sur les solitons de cavité dans les Lasers à Semi-conducteurs à Cavité Verticale. J'introduirai le concept de Soliton de cavité dans le cadre de la morphogènes en optique et je mettrai en évidence la similitude avec les structures localisées observées dans d'autres systèmes optiques. Je montrerai expérimentalement leur existence et j'analyserai leurs propriétés dans l'espace de paramètres. Je montrerai qu'il est possible de les positionner en forme de matrices qui peuvent être reconfigurées optiquement. Je mettrai en évidence expérimentalement la possibilité d'utiliser les solitons de cavité pour la réalisation d'une ligne de retard tout optique basée sur leur coulissement en présence d'un gradient de phase dans le faisceau de maintien.
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Dates et versions

tel-00292846 , version 1 (02-07-2008)

Identifiants

  • HAL Id : tel-00292846 , version 1

Citer

Massimo Giudici. Solitons de Cavité dans les lasers à semi-conducteurs à Cavité Verticale. Physique [physics]. Université Nice Sophia Antipolis, 2008. ⟨tel-00292846⟩
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