Multiplexage de modes spatiaux : concepts fondamentaux et applications
Auteur / Autrice : | Pauline Boucher |
Direction : | Nicolas Treps, Guillaume Labroille |
Type : | Thèse de doctorat |
Discipline(s) : | Physique |
Date : | Soutenance le 28/11/2018 |
Etablissement(s) : | Sorbonne université |
Ecole(s) doctorale(s) : | École doctorale Physique en Île-de-France (Paris ; 2014-....) |
Partenaire(s) de recherche : | Laboratoire : Laboratoire Kastler Brossel (Paris ; 1998-....) |
Jury : | Président / Présidente : Anne Sentenac |
Examinateurs / Examinatrices : Agnès Maître | |
Rapporteurs / Rapporteuses : Luis Sánchez-Soto, Vincent Michau |
Mots clés
Mots clés contrôlés
Résumé
Cette thèse est dédiée à l’étude du multiplexage de mode spatiaux, depuis ses fondements conceptuels jusqu’à ses applications techniques. Le convertisseur optique multi-plan (MPLC ou multiplane light converter) développé par CAILabs est au centre de notre étude. Le travail mené durant cette thèse s’est organisé autour de deux axes de travail. Nous avons d’une part étudié comment la manipulation de modes transverses du champ électromagnétique permet la manipulation ou la mesure de paramètres. Nous démontrons que la limite théorique de sensibilité sur la mesure de petits déplacements d’un faisceau lumineux est atteinte en effectuant une mesure d’intensité sur la base des modes de Hermite-Gauss. Cette démonstration vaut également pour la mesure de distance entre deux sources de lumière incohérentes entre elles. Nous avons confirmé expérimentalement la validité de ce résultat en utilisant un système MPLC adéquat. Un système MPLC peut également être construit afin de transférer le contrôle d’un degré de liberté spatial sur un autre. Nous présentons une expérience dans laquelle nous montrons que l’utilisation d’un tel système permet de contrôler la position du point focal d’un faisceau à l’aide du déplacement ou de l’inclinaison transverse du faisceau d’entrée. D’autre part, nous avons effectué une étude numérique et théorique des propriétés de transport du système MPLC à l’aide d’outils issus de la théorie des matrices aléatoires. Notre but est d’identifier les mécanismes physiques qui rentrent en jeu dans cette technique de mise en forme de la lumière.