“Kia ora koutou katoa”

Le projet WALL-IN (confining walls-of-Light in nonlinear Kerr resonators) est une action de recherche internationale axée sur l'étude de la dynamique non linéaire se produisant dans les résonateurs Kerr optiques. 

Ce projet dirigé par Julien Fatome du Laboratoire Interdisciplinaire Carnot de Bourgogne (ICB) en collaboration avec le groupe de photonique de l'Université d'Auckland (Nouvelle-Zélande), a été accordé par l'institut National de Physique (INP) sur 5 ans.

Illustration of a Kerr resonator coherently driven by a single continuous wave laser and generating a frequency comb in output. (Wharariki Beach).

Jusqu'à présent, plusieurs stratégies différentes ont été rapportées telles que les solitons optiques sombres, le verrouillage des ondes de commutation, les platicons ou le couplage de mode dans les microrésonateurs. Cependant, la génération de OFC larges en régime de dispersion normal reste une question ouverte.

Dans le cadre du projet Wall-IN, nous combinons l'expertise complémentaire de deux groupes leaders de la communauté de la fibre optique non linéaire (laboratoire ICB à Dijon et Université d'Auckland) pour étendre les applications des OFC et des structures temporelles dissipatives associées en dispersion normale Résonateurs Kerr autour de 1,55 µm. Notre stratégie est basée sur l'étude de nouvelles dynamiques non linéaires vectorielles et multimodes dans des macro-résonateurs à base de fibres qui sont connus pour être régis par les mêmes équations que les microrésonateurs, ce qui fournit une mise en œuvre expérimentale beaucoup plus facile et polyvalente. Par la suite, nos résultats seront étudiés dans des boucles de micro-fibres et enfin dans des microrésonateurs Kerr intégrés.

Les peignes de fréquences optiques (OFC) sont constitués de milliers de lignes de fréquences discrètes et régulièrement espacées. Ils peuvent agir comme des « règles optiques spectrales » permettant de mesurer des fréquences optiques inconnues avec une précision extraordinairement élevée et pour lesquelles ses inventeurs ont été récompensés par le prix Nobel en 2005.

Les systèmes de peigne de fréquences disponibles dans le commerce reposent principalement sur des lasers à impulsions ultra-courtes volumineuses et des technologies de supercontinuum. Cependant, une approche fondamentalement différente a été démontrée en 2007, lorsque la lumière laser continue s'est avérée transformée en un peigne régulièrement espacé lorsqu'elle était confinée dans un microrésonateur Kerr non linéaire. Il est maintenant bien entendu qu'une telle génération d'OFC dans les résonateurs de Kerr est principalement basée sur l'émergence de structures temporelles robustes, courtes et brillantes, appelées solitons à cavité dissipative (CS).

Observés pour la première fois dans un anneau de fibre optique à échelle macroscopique, les CS ont suscité un intérêt croissant au cours de la dernière décennie et ont conduit à des avancées majeures dans de nombreux domaines scientifiques tels que les télécommunications optiques massivement multiplexées, la mise en mémoire tampon optique, les systèmes lidar, les astrocombes ou la spectroscopie pour l'empreinte moléculaire. Cependant, les CS sont principalement limités aux plates-formes optiques caractérisées par une dispersion chromatique anormale, ce qui limite considérablement la gamme de bandes spectrales disponibles et donc les applications potentielles. En effet, en rappelant que de nombreux matériaux se caractérisent par une forte dispersion normale, en particulier dans l'infrarouge moyen où les molécules fournissent de fortes absorptions, il existe un intérêt croissant pour la génération de structures temporelles courtes dans des résonateurs Kerr normalement dispersifs afin d'étendre les applications des OFC vers de nouvelles régions spectrales. 

Contacts:

• Coordinateur de projet: Julien Fatome, ICB UMR 6303 CNRS-Unvieristé de Bourgogne / jfatome@u-bourgogne.fr
• Co-directeur: Stéphane Coen, l'Université d'Auckland (Nouvelle-Zélande) / s.coen@auckland.ac.nz / www.laserlab.auckland.ac.nz