Forçage paramétrique des solitons de cavité

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Published on 02 November 2021

Les trains d'impulsions optiques attirent actuellement beaucoup d'attention, notamment car ils offrent un lien direct entre les domaines optique et micro-onde. En particulier, ceux formés par des solutions non linéaires localisées dans le temps qui se propagent sans être perturbées dans des résonateurs optiques forcés - les solitons de cavité Kerr - ont été récemment intensivement étudié. Lorsque décrit dans le domaine fréquentiel, ils correspondent à un peigne de fréquences, dont les inventeurs ont reçu le prix Nobel en 2005. Leur large éventail d'applications comprend les horloges atomiques, l'astronomie et la métrologie de haute précision. Jusqu'à présent, l'accent a été mis sur les solitons de cavité forcés à leur fréquence d'oscillation naturelle, c'est-à-dire avec un laser de forçage dont la fréquence correspond à la fréquence porteuse du soliton. Or, les systèmes non linéaires peuvent également être forcés de manière paramétrique. Cette configuration consiste à forcer le système en faisant varier un de ses paramètres. L'exemple le plus simple de forçage paramétrique est le pendule qui peut osciller à sa fréquence d’oscillation lorsque sa longueur est changée périodiquement. Il est important de noter que, dans ce cas, le forçage doit se faire à deux fois la fréquence d'oscillation.

Une équipe de chercheurs de l'ULB (Bruxelles) a démontré que les solitons de cavité peuvent également être forcés à deux fois leur fréquence porteuse. Pour y parvenir, ils ont utilisé un oscillateur paramétrique optique entièrement fibré qui possède à la fois une non-linéarité de deuxième et du troisième ordre. Cette particularité confère un caractère totalement aléatoire au signe de l'amplitude du soliton de cavité généré. La mesure de ce signe permet de générer un nombre aléatoire binaire, ouvrant la voie à un nouveau type d'ordinateur tout optique tel que la machine d'Ising.

N. Englebert, F. De Lucia, P. Parra-Rivas et al.,  “Parametrically driven Kerr cavity solitons,” Nat. Photon. (2021).
https://doi.org/10.1038/s41566-021-00858-z
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