Effets non linéaires en optique guidée
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amplificateurs optiques qui introduisent des fluctuations inhérentes au processus quantique
d'amplification. Rappelons que l'amplification est indispensable pour maintenir le niveau de
puissance requis pour assurer l'équilibre entre dispersion et automodulation de phase. I1 est
intéressant d'examiner l'expression de la variance de la gigue temporelle :
dans laquelle zest la durée des impulsions et F est un facteur qui dépend des caractéristiques
d'atténuation de la ligne dont la dispersion D est définie par :
2m dP - dP
D = --_ _
A2 dm dil
L'expression (23) repose sur l'hypothèse que l'amplification compense exactement les
pertes de propagation. La longueur de dispersion z, est généralement petite devant la
longueur de propagation z, de sorte, qu'aux grandes longueurs, les fluctuations croissent
comme le cube de la longueur de propagation. D'autres sources de fluctuations existent, gigue
d'interaction entre solitons, gigue de polarisation, gigue d'électrostriction, gigue d'intensité
qui peuvent être analysées de manière analogue à la gigue temporelle [18, 201. Rien qu'en
tenant compte de l'effet Gordon-Haus, les conclusions ne sont guère optimistes puisqu'une
fibre de dispersion D=3ps/nm/km ne permet de transporter un signal à 10 GHz que sur une
distance de 2360 km! [ 191. Ces analyses théoriques ont été expérimentalement confirmées
avec un excellent accord (voir par exemple la référence [21]).
Plusieurs solutions ont été proposées notamment celles basées sur l'insertion en ligne de
filtres étroits dans le but de limiter les fluctuations de la fréquence centrale des solitons qui
sont associées aux fluctuations temporelles [22]. Des solutions très ingénieuses ont même été
imaginées qui consistent à utiliser des filtres étroits dont la fréquence centrale est décalée le
long de la ligne de transmission [23]. Dans ce cas, la robustesse des solitons leur permet de
mieux franchir (c'est-à-dire avec une transmission plus élevée) ces chicanes fréquentielles que
ne le fait le bruit basse puissance qui se comporte de manière linéaire, ce qui permet
d'améliorer ainsi le rapport signal à bruit. Ce concept a permis en laboratoire de transporter un
signal modulé à 10 GHz sur 20000 km [24].
Toutefois une révolution est survenue ces dernières années avec l'idée de ne plus utiliser
des fibres homogènes mais des fibres dont la dispersion est modulée [25]. Un nouveau type de
soliton peut survivre à ces modulations périodiques. En ajustant les dispersions et les
longueurs des différents tronçons, on peut obtenir une "dispersion moyenne" très faible qui
permet de réduire les fluctuations temporelles comme le montre l'équation (23). Les modes de
transmission NRZ et solitons deviennent alors simultanément possibles avec des débits
également élevés dans les mêmes systèmes de communications [26]. Cette description ne peut
être complète dans un cadre aussi étroit. L'objectif est de montrer la richesse et la variété des
possibilités ouvertes par les solitons. Un dernier exemple que je citerais pour montrer combien
le champ est vaste est celui des solitons vectoriels. Ici, c'est la paroi de domaine qui sépare
deux états de polarisations différents de la lumière qui permet son autoconfinement temporel
au cours de la propagation [27].
5. DISPOSITIFS TOUT OPTIQUES ULTRARAPIDES.
Les effets réfractifs non linéaires permettent de contrôler la phase d'une onde au moyen de sa
puissance. La puissance lumineuse du faisceau permet alors de contrôler la transmission dun
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amplificateurs optiques qui introduisent des fluctuations inhérentes au processus quantique
d'amplification. Rappelons que l'amplification est indispensable pour maintenir le niveau de
puissance requis pour assurer l'équilibre entre dispersion et automodulation de phase. I1 est
intéressant d'examiner l'expression de la variance de la gigue temporelle :
dans laquelle zest la durée des impulsions et F est un facteur qui dépend des caractéristiques
d'atténuation de la ligne dont la dispersion D est définie par :
2m dP - dP
D = --_ _
A2 dm dil
L'expression (23) repose sur l'hypothèse que l'amplification compense exactement les
pertes de propagation. La longueur de dispersion z, est généralement petite devant la
longueur de propagation z, de sorte, qu'aux grandes longueurs, les fluctuations croissent
comme le cube de la longueur de propagation. D'autres sources de fluctuations existent, gigue
d'interaction entre solitons, gigue de polarisation, gigue d'électrostriction, gigue d'intensité
qui peuvent être analysées de manière analogue à la gigue temporelle [18, 201. Rien qu'en
tenant compte de l'effet Gordon-Haus, les conclusions ne sont guère optimistes puisqu'une
fibre de dispersion D=3ps/nm/km ne permet de transporter un signal à 10 GHz que sur une
distance de 2360 km! [ 191. Ces analyses théoriques ont été expérimentalement confirmées
avec un excellent accord (voir par exemple la référence [21]).
Plusieurs solutions ont été proposées notamment celles basées sur l'insertion en ligne de
filtres étroits dans le but de limiter les fluctuations de la fréquence centrale des solitons qui
sont associées aux fluctuations temporelles [22]. Des solutions très ingénieuses ont même été
imaginées qui consistent à utiliser des filtres étroits dont la fréquence centrale est décalée le
long de la ligne de transmission [23]. Dans ce cas, la robustesse des solitons leur permet de
mieux franchir (c'est-à-dire avec une transmission plus élevée) ces chicanes fréquentielles que
ne le fait le bruit basse puissance qui se comporte de manière linéaire, ce qui permet
d'améliorer ainsi le rapport signal à bruit. Ce concept a permis en laboratoire de transporter un
signal modulé à 10 GHz sur 20000 km [24].
Toutefois une révolution est survenue ces dernières années avec l'idée de ne plus utiliser
des fibres homogènes mais des fibres dont la dispersion est modulée [25]. Un nouveau type de
soliton peut survivre à ces modulations périodiques. En ajustant les dispersions et les
longueurs des différents tronçons, on peut obtenir une "dispersion moyenne" très faible qui
permet de réduire les fluctuations temporelles comme le montre l'équation (23). Les modes de
transmission NRZ et solitons deviennent alors simultanément possibles avec des débits
également élevés dans les mêmes systèmes de communications [26]. Cette description ne peut
être complète dans un cadre aussi étroit. L'objectif est de montrer la richesse et la variété des
possibilités ouvertes par les solitons. Un dernier exemple que je citerais pour montrer combien
le champ est vaste est celui des solitons vectoriels. Ici, c'est la paroi de domaine qui sépare
deux états de polarisations différents de la lumière qui permet son autoconfinement temporel
au cours de la propagation [27].
5. DISPOSITIFS TOUT OPTIQUES ULTRARAPIDES.
Les effets réfractifs non linéaires permettent de contrôler la phase d'une onde au moyen de sa
puissance. La puissance lumineuse du faisceau permet alors de contrôler la transmission dun