Ultra-short truncated Airy pulses regeneration and supercontinuum generation in nonlinear optical waveguides: cases of fiber-optics links and AsSe /As S -ChRW

Abstract

Dans cette thèse, nous étudions numériquement les phénomènes de regénéra- tion et du supercontinuum des impulsions d’Airy tronquées respectivement dans les liaisons de fibres optiques et dans les guides d’ondes à nervures constitués des verres à chalcogénures AsSe2/As2S5 .

Nous amorçons cette étude en introduisant une autre technique de regénéra- tion des impulsions d’Airy dans les liaisons de fibres optiques modélisées par l’équation de Schrödinger nonlinéaire cubique avec dispersion d’ordre 2. Nous util- isons l’interaction entre la dispersion d’ordre 2 et la valeur initiale du chirp. Cette technique, appelée gestion de la dispersion et du chirp (GDC) consiste à manager le produit GVD×chirp sur les morceaux de fibres ne possédant pas la disperson d’ordre 3. La mise en œuvre de cette technique est réalisée à la suite du travail effectué par R. Driben et T. Meier [25] qui eux ont étudié plutôt l’alternance entre la dispersion d’ordre 2 et la dispersion d’ordre 3. Trois approches ont été considérées notamment: la première consiste à alterner la valeur de la dispersion d’ordre 2 tout en maintenant constante la valeur du chirp. La seconde consiste à alterner la valeur du chirp tout en maintenant constante la valeur de la dispersion d’ordre 2 et la troisième consiste à alterner les valeurs des deux paramètres. En régime linéaire, les résultats montrent que la première approche avec la condition

GV D × chirp < 0, est la meilleure option de regénération des impulsions d’Airy tronquées. Ce choix est également adéquat pour l’impulsion symétrique d’Airy précédemment définie par S. Xiaohui et Cie [29]. Le paramètre bénéfique pour regénérer les impulsions d’Airy par application de cette technique est le chirp initial tandis que l’augmentation de la nonlinéarité cubique entraîne la destruc- tion du signal lors du processus de regénération. Ainsi, les deux autres approches donnent des résultats de mauvaises qualités et ne sont donc pas appropriées pour la regénération des impulsions d’Airy tronquées dans ladite ligne de transmis- sion optique. Notons aussi que l’augmentation drastique du chirp ainsi que celle du décalage temporel pour l’impulsion symétrique ont des effets néfastes sur la regénération. En effet, une grande valeur du chirp initial détruit la regénération tandis que celle du décalage temporel reduit l’intensité du signal. A l’issue de ce travail, il ressort que les conditions favorables pour la regénéra- tion des impulsions tronquées d’Airy consistent à choisir la première approche incluant la condition GV D × chirp < 0 avec une faible valeur du chirp (la valeur pourra être prise dans l’intervalle [1;3]), de la nonlinéarité cubique ainsi que du décalage temporel pour l’impulsion symétrique d’Airy. La suite de notre travail dans cette thèse porte sur l’étude numérique de la génération du supercontinuum (GSC) des impulsions d’Airy tronquées dans le domaine du moyen infrarouge avec les guides d’ondes à nervure constitués des verres à chalcogénure. Ce type de guide d’onde est modélisé dans notre étude par l’équation de Schrödinger nonlinéaire cubique-quintique incluant les termes d’absorptions nonlinéaires multiphotoniques. Il a été étudié par Diouf et Cie [40] pour la GSC à bande passante explosive dans le domaine du moyen infrarouge (MIR) n’incluant pas les termes d’absorptions non linéaires ainsi que la nonlinéarité quintique (NQ). Nous utilisons donc ce guide d’onde tout en incluant l’absorption à 2 et à 3 photons. Comme résultats, nous obtenons en dispersion anormale une bande passante à 20 dB approximativement égale à 97250 nm; en absence des termes d’absorptions nonlinéaires, les nonlinéarités coopératives augmentent la bande passante spectrale tandis que les nonlinéarités compétitives réduisent celle-ci. L’inclusion des absorptions multiphotoniques est délétère pour le supercontinuum particulièrement en ce qui concerne le cas des nonlinéarités coopératives. En effet, dans le domaine temporel, l’émission des ondes dispersives est stoppée par la présence des termes multiphotons. Plus encore, concernant le cas des nonlinéarités coopératives, l’absorption à 2 photons réduit moins la bande passante spectrale comparativement à sa combinaison avec l’absorption à 3 pho- tons. Le résultat surprenant apparaît ici dans le cas des nonlinéarités compétitives où l’absorption à 3 photons augmente la bande passante spectrale en opposition à l’effet de l’absorption à 2 photons. Ainsi dans ce cas particulier, l’absorption à 3 photons apparaît être un paramètre de contrôle de l’influence de l’absorption à 2 photons.