Solitons de cavité mixtes khi2-khi3 à partir de fibres optiques multimodes – OSMOSIS

L'utilisation récente de fibres multimodes en optique ultrarapide a révélé un nouveau paradigme où les processus non linéaires, tels que l'auto-nettoyage de faisceau, peuvent surmonter les effets néfastes de la dispersion intermodale. Ce paradigme assurera le développement d’une prochaine génération de lasers à fibres optiques, dotés d’une grande polyvalence temporelle et spectrale et répondant à une gamme plus étendue d'applications. Cependant, l'optique non linéaire multimode n'en est encore qu'à ses balbutiements avec un potentiel très largement sous-exploité.

Dans le projet OSMOSIS, nous démontrerons une nouvelle source laser capable d'auto-générer des ondes de fréquences fondamentale et harmonique en régime d’impulsions ultracourtes. Pour y parvenir, nous utiliserons le « poling » optique pour inscrire une fonctionnalité de génération de seconde harmonique (SHG) au sein d’une fibre optique multimode. Cette fibre spéciale sera insérée en cavité laser avec un contrôle étendu des degrés de liberté temporels, spectraux et spatiaux, afin de sélectionner des processus non linéaires en accord de phase compatibles avec le blocage de modes spatio-temporel.

L'atout majeur du projet OSMOSIS est la complémentarité entre les partenaires ICB et XLIM, à l'état de l'art concernant la propagation non-linéaire dans les fibres multimodes (XLIM) et la dynamique des lasers à fibres ultrarapides (ICB).
La réalisation de cet objectif ambitieux aura un fort impact. En physique fondamentale, nous démontrerons l'existence d'un nouveau soliton issu des non-linéarités mixtes du deuxième et du troisième ordre, que nous appelons soliton octave, généralisation spectrale et spatio-temporelle des solitons dissipatifs. Concernant les applications potentielles, notre nouvelle approche ouvrira la voie à des sources de peignes de fréquences auto-référencées et robustes s'étendant sur une octave, qui bénéficieront également de la mise à l'échelle en puissance des fibres multimodes.