Auto-organization of light in a single feedback system
Contrôle de l'auto-organisation de la lumière dans un système photoréfractif à rétroaction optique
Résumé
The aim of the present manuscript is to study the formation and the control
of transverse structures in nonlinear optical systems by using photorefractive
materials as the optical nonlinear medium. A single laser beam entering in
such a nonlinear medium can experience transverse structuring due to the
mechanisms of modulation instability, which may lead to beam filamentation.
In another case, the interaction of two beams may lead to spatially regular
patterns, as in the case of the single-feedback configuration.
In this study, we focus on the conditions for the appearance of ordered patterned
structures and describe the theoretical and experimental background for
the observation of these effects. Our challenge is to go beyond the observation,
classification and understanding of the nonlinear phenomena encountered. We
are especially interested in the properties of the free-running nonlinear system,
combined with different control mechanisms. Principally, on one hand, we focus
on the active addressing, selection and orientation of a desired pattern by
suitably using a periodic photonic structures as the control mechanisms.
On the other hand, the dynamics, the geometry, and the velocity of the
different patterns are strongly influenced by an imposed misalignment of the
mirror producing the optical feedback. Consequently, convective dynamics, sustained
by noise, are expected in the system and will be observed for the first
time in a photorefractive experiment.
Finally, a part of the manuscript is devoted to the observation of localized
structures. Potentially useful for optical memories, these structures have been
intensively studied in different configurations, but experiments in photorefractive
materials remain scarce. Thus, we will focus
L'objectif de cette thèse est d?étudier la formation et le contrôle de structures
spatiales apparaissant dans un cristal photoréfractif soumis à une simple
boucle de rétro-action optique (simple feedback).
Suite au mécanisme d?instabilité de modulation, un faisceau laser entrant
dans un milieu non linéaire peut subir une structuration spatiale transverse,
connue sous le nom de filamentation. Dans la configuration dite simple feedback,
l?interaction de deux faisceaux laser contra-propageants peut donner naissance
à des structures transverses auto-organisées (dites patterns) plus régulières
que les filaments : par exemple une structure de type hexagonal.
Dans ce document, nous étudions, à la fois théoriquement et expérimentalement
le phénomène de formation de patterns photoréfractifs. Notre but est
d?aller au-delà de la simple observation de patterns. En effet, nous focalisons
notre étude sur l?adressage et la sélection de patterns, en utilisant les propriétés
de contrôle de la lumière que fournissent les structures périodiques telles que
les cristaux photoniques. L?insertion de telles structures au sein même du milieu
non linéaire photoréfractif permet la création, la sélection et l?orientation
de différents patterns.La géométrie, la vélocité et la dynamique de ces structures spatiales sont également fortement influencées lorsqu?un décalage transverse, induit par undésalignement du miroir de rétro-action, est imposé au système. Ainsi, pour lapremière fois dans un système photoréfractif, il devient possible d?observer desdynamiques dites convectives, c?est-à-dire entretenues par le bruit.
Pour finir, une partie de cette thèse est dédiée à l?obtention de structures
dites localisées. Trouvant leur originalité dans des applications comme les mémoires
optiques adressables, ces structures ont été intensément étudiées ces
dernière années. Nous proposons de les observer dans notre système photoréfractif, peu voire pas étudié dans cette configuration.
Origine | Fichiers produits par l'(les) auteur(s) |
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