Extreme events in quadratic media : Application to nonlinear imaging

Evénements extrêmes dans les milieux quadratiques : Application à l'imagerie non linéaire

• Auteur / Autrice : Raphaël Jauberteau
• Direction : Vincent Couderc, Stefan Wabnitz
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Electronique des hautes fréquences, photonique et systèmes
• Date : Soutenance le 14/12/2021
• Etablissement(s) : Limoges en cotutelle avec Università degli studi (Brescia, Italie). Facoltà di ingegneria
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences et Ingénierie des Systèmes, Mathématiques, Informatique (Limoges ; 2018-2022)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : XLIM
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Vincent Couderc, Stefan Wabnitz, Christophe Finot, Alejandro Aceves
• Jury : Rapporteur / Rapporteuse : Philippe Grelu, Stefano Trillo

Mots clés

Mots clés contrôlés

Spectroscopie Raman

Solitons

Optique non linéaire

Mots clés libres

Non linéarité optique

Mélange à trois ondes

Solitons

Nonlinear optics

Three-wave mixing

Solitons

Résumé

L’objectif de mes travaux était la réalisation d’un banc d’étude expérimental sur les propagations quadratiques pouvant mener à un piégeage mutuel (spatial et temporel) des faisceaux aux fréquences fondamentale et seconde harmonique. L’originalité de ces recherches a été de démontrer, pour la première fois, l’apparition et la disparition d’un ou de plusieurs événements extrêmes de type solitons spatiaux quadratiques 2D en fonction de l’élévation monotone de la puissance initiale. Ces phénomènes non linéaires spatiaux sont accompagnés d’un élargissement spectral ainsi que d’une compression temporelle suivie d’une détérioration de l’impulsion initiale. Deux applications ont été réalisées, l’une sur le remodelage temporel ultrarapide d’impulsions brèves, l’autre sur l’utilisation du spectre large pour démontrer une imagerie CARS Multiplex.

The objective of my work was the realization of an experimental study bench on the quadratic propagations which can lead to a mutual trapping (spatial and temporal) of the beams at the fundamental and second harmonic frequencies. The originality of this research was to demonstrate, for the first time, the appearance and disappearance of one or more extreme events (2D quadratic spatial solitons) as a function of the monotonic increase of the initial power. These spatial nonlinear phenomena are accompanied by a spectral broadening as well as a temporal compression followed by a deterioration of the first pulse. Two applications have been realized, one on ultrafast temporal remodeling of short pulses, the other on the use of the broadband spectrum for Multiplex CARS imaging.