Observer, manipuler, contrôler des dynamiques complexes à l’aide d’une fibre optique

Claire Michel
Claire.Michel at unice.fr
LPMC, CNRS UMR 7336 Université de Nice Sophia-Antipolis, Parc Valrose 06108 Nice cedex 2 FRANCE

En plus d’être l’élément-clef associé à l’essor des télécommunications, la fibre optique trouve sa place dans des contextes très appliqués comme le développement de capteurs (température, pression, vibrations,…) ou d’un large intérêt social comme la médecine où, en parallèle avec le développement de lasers de plus en plus performants, elle permet l’avancée de nouvelles techniques de détection ou de traitement de maladies.

L’intérêt porté aux fibres optiques ne se limite pas aux applications auxquelles on les destinent. Une fibre optique est aussi un support privilégié pour des études à caractère plus fondamental. En effet, que l’on s’intéresse à l’optique non linéaire, à l’optique quantique, à la physique des lasers, ou encore à la propagation d’ondes en milieux complexes, une fibre optique se révèle être un objet modèle pour manipuler des concepts souvent abstraits dans des expériences simples.

L’idée d’une expérience simple pour observer des phénomènes complexes n’est pas synonyme d’une physique édulcorée. En effet, le parallèle réside dans l’analogie formelle existant entre des modèles décrivant par exemple l’élévation du niveau de la mer (équation KdV), l’évolution vers l’équilibre d’un condensat de Bose-Einstein (équation de Schrödinger non linéaire), ou encore la propagation d’une onde dans un milieu complexe (équation de Helmholtz) et la propagation de la lumière dans une fibre optique. Ce sont la très bonne connaissance des propriétés des fibres optiques, de leur non linéarité, leurs faibles pertes à la propagation et la possibilité de grandes longueurs de propagation qui rendent les fibres optiques si attractives pour la mise en place d’expériences modèles.

Nous illustrerons cette idée à travers deux exemples majeurs :

  1. le potentiel extraordinaire d’une fibre optique dite chaotique qui, en plus d’offrir une possible fibroscopie du chaos ‘quantique’, permet de contrôler optiquement les modes propres d’un système complexe hautement multimode,

  2. l’utilisation non-conventionnelle d’une fibre optique non linéaire pour l’étude de phénomènes complexes associés à la mécanique statistique.