La propagation de la lumière dans un milieu non linéaire
La propagation de la lumière dans un cristal photonique est comparable à celle des électrons dans un cristal de semi-conducteur, en ce sens que l'existence de structures périodiques peut servir à contrôler le passage de la lumière, d'une manière similaire à ce qui se passe dans un transistor à semi-conducteur. La majeure partie des activités du projet INDIGO (Interaction of nonlinearity and disorder: Gateways to optics), financé par l'UE, a consisté à explorer les effets de cette périodicité dans des cristaux photoniques. Les chercheurs visaient notamment un phénomène peu étudié, la thermalisation de champs lumineux couplés en présence d'une modulation interphases et d'un mélange d'ondes. En matière d'optique non linéaire, cette situation correspond à la propagation de lumière polarisée dans un matériau biréfringent. Les chercheurs d'INDIGO ont utilisé l'arséniure d'aluminium-gallium comme exemple de matériau à symétrie cubique, et de la silice fondue comme exemple correspondant de cristal isotrope. Lors de son évolution vers l'équilibre final, le système passe par un état intermédiaire où l'échange d'énergie entre les guides d'ondes est négligeable. D'un autre côté, la répartition des différences de phase, l'intensité et la polarisation de chaque guide d'ondes dépend fortement des paramètres des matériaux et des conditions initiales. Ce projet était la première tentative pour étudier les effets de la polarisation sur la thermalisation, dans des systèmes discrets de guides d'ondes optiques. Les résultats devraient avoir un impact sur le traitement du signal dans les systèmes de communication par fibre optique. Ils auront aussi une valeur assez générale, et pourront être appliqués à d'autres systèmes couplés non linéaires. Les scientifiques d'INDIGO envisagent la possibilité de poursuivre ce projet dans le cadre d'une étude détaillée de la dépendance envers l'état thermique final, et d'une analyse thermodynamique complète.
Mots‑clés
Milieu non linéaire, diffusion de la lumière, non-linéarité, cristal photonique, optique, thermalisation
