Thèse soutenue

Génération et contrôle d'impulsions localisées dans les lasers à semiconducteurs

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Auteur / Autrice : Patrice Camelin
Direction : Massimo Giudici
Type : Thèse de doctorat
Discipline(s) : Physique
Date : Soutenance le 20/12/2017
Etablissement(s) : Université Côte d'Azur (ComUE)
Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences fondamentales et appliquées (Nice ; 2000-....)
Partenaire(s) de recherche : établissement de préparation : Université de Nice (1965-2019)
Laboratoire : Institut de Physique de Nice - Institut de Physique de Nice
Jury : Président / Présidente : Arnaud Mussot
Examinateurs / Examinatrices : Massimo Giudici, Arnaud Mussot, Sylvain Barbay, Massimo Brambilla, Patrice Féron, Gian Luca Lippi
Rapporteurs / Rapporteuses : Sylvain Barbay, Massimo Brambilla

Résumé

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Les Structures localisées (SLs) apparaissent dans les milieux dissipatifs nonlinéaires ayant un grand rapport d'aspect et où plusieurs solutions coexistent pour la même gamme de paramètres. Elles ont des longueurs de corrélations bien plus courtes que la taille du système ce qui en fait des objets individuellement adressables. Les SLs ont été largement étudiées dans les résonateurs optiques pour leur potentiel dans le traitement tout-optique d'information. Nous focalisons nos recherches sur les structures localisées temporelles obtenues dans un laser à blocage de modes passif. Il s'agit, plus spécifiquement, d'un laser à Cavite Verticale Émettant par la Surface (VCSEL) monté dans une cavité externe délimitée par un Miroir Semiconducteur à Absorption Saturable (SESAM). Nous montrons que les pulses émis par ce système peuvent être individuellement allumés et éteints par le biais d'impulsions électriques dans le courant de pompage. Nous étudions la possibilité de déplacer ces pulses l'un par rapport à l'autre et/ou de reconfigurer leur disposition dans la cavité à l'aide d'une modulation du paramètre de pompage. Ceci nous a permis de découvrir un nouveau paradigme pour la dynamique pour les SLs, jusqu'ici étudiées seulement dans les systèmes à symétrie de parité (systèmes spatiaux et résonateurs à Fibre de (type Kerr). En effet, dans notre système, le temps de réponse fini du milieu semiconducteur introduit la causalité dans la cavité, brisant ainsi la symétrie de parité du système. Ceci a des conséquences très importantes sur la vitesse de propagation des SLs, sur leurs formes et sur leurs interactions. Dans la partie finale de ma thèse, inspiré par le résultat obtenu dans ce système, je m'intéresser à l'implémentationdes SLs spatio-temporelle, aussi appelées Balles de Lumière (BLs). En effet, une version similaire de ce système a servi pour implémenter des SLs dans la section transverse du résonateur, ce qui en fait un bon candidat pour générer des BLs. Nous étudions donc les modifications à apporter pour atteindre ces structures. Les indications obtenues ont suggéré de remplacer le VCSEL par un dispositif similaire mais incapable de laser sans un miroir externe. Ce dispositif, appelé demi-VCSEL ou VECSEL et son SESAM compatible ont été fabriqués par l'Institut d'Electronique et des Systèmes de Montpellier. L'optimisation des caractéristiques de ces dispositifs permet d'atteindre le régime de localisation temporelle, ce qui est un résultat prometteur vers les Balles de Lumière.