UFR de Physique

Propositions de stages en laboratoire -- M2

Les offres sont actualisées en mai. Par exemple, les offres de stages pour l'année universitaire 2015-2016 seront mises en place en mai 2015, les offres de stages pour l'année universitaire 2016-2017 seront mises en place pour en mai 2016, etc.

Gaz de solitons optiques

  • Option Lumière-Matière, Générique du parcours Lumière-Matière
  • Laboratoire: Laboratoire de Physique des Lasers, Atomes et Molécules (PhLAM)
  • Responsable du stage: RANDOUX Stéphane (stephane.randoux@univ-lille1.fr, 03.20.33.64.42)
  • Co-responsable(s): Pierre SURET
  • Mots clés: Turbulence, systèmes intégrables, lasers, fibres optiques, solitons
  • Fiche complète en PDF : Fiche complète en PDF
        Le  sujet proposé est à dominante expérimentale et porte sur un champ de recherche en plein développement : la turbulence intégrable. Il s'agit dans ce cadre de comprendre et de décrire les propriétés statistiques de système d'ondes non linéaires aléatoires dont la dynamique est décrite par des équations intégrables telles que l'équation de Korteweg de Vries (KdV) ou l'équation de Schrodinger non linéaire (NLS). V. Zakharov, l'un des pères fondateurs de la théorie de la turbulence d'ondes, a introduit le concept de gaz de solitons en 1971. Le gaz de solitons représente un modèle théorique dans lequel un ensemble de solitons aux amplitudes et vitesses aléatoires interagissent pour atteindre un état d'équilibre thermodynamique dont l'apparition peut être décrite par des équations cinétiques. Les propriétés macroscopiques du gaz de solitons sont déterminées par les propriétés microscopiques fondamentales du processus de collision entre deux solitons (l'interaction entre deux solitons ne change pas leur amplitude mais introduit un changement de leurs phases).

Certains travaux récents ont reporté l'observation, dans des données océanographiques, d'ensembles de solitons dont les propriétés s'apparenteraient à celle d'un gaz de solitons dont l'évolution serait régie par l'équation KdV. Ceci a récemment stimulé des expériences de laboratoire visant à réaliser des gaz de solitons en hydrodymamique (http://nicolas.mordant.free.fr/flume.html). En optique, la réalisation de gaz de solitons a été proposée dans plusieurs travaux de simulations numériques de l'équation NLS. L'idée adoptée consiste à « remplir » tour après tour une cavité en anneau de solitons périodiquement délivrés par un laser impulsionnel. La cavité passive en anneau n'étant pas synchronisée par rapport au laser y injectant périodiquement des solitons, un gaz de solitons y circulerait et interagirait tout au long de la propagation dans l'anneau. Cette expérience est cependant restée au rang de proposition et n'a pas été réalisée à ce jour.

L'objectif du stage proposé copnsiste à réaliser une expérience d'optique permettant la génération controlée d'un gaz de solitons. Cette expérience permettra d'ouvrir de nouvelles perspectives dans le domaine de la turbulence intégrable en offrant un système expérimental permettant de tester les théories existantes tout en ouvrant la possibilité d'explorer de nouvelles situations comme par exemple, l'interaction entre deux gaz de solitons.