Ngauge — Pilotage de champs de jauge émergents dans des résonateurs optiques non linéaires

L’optique non linéaire est un domaine très riche de la physique qui permet non seulement de découvrir un grand nombre de phénomènes physiques, mais également de développer diverses applications technologiques. La coexistence de nombreux modes dans les dispositifs optiques donne lieu, en fonction des conditions d’excitation, à des réponses non-linéaires exotiques mais trop souvent complexes à prédire numériquement. De façon générale, l’analyse théorique de tels systèmes s’appuie sur la réponse linéaire, lorsque l’on sait résoudre tous les modes pertinents, ou sur la simulation numérique directe de régimes non-linéaires, très couteuse du point de vue du temps de calcul dès que le nombre de modes excède 3. Les progrès récents du groupe d’Oded Zilberberg à l’Université de Konstanz dans l’exploitation de la méthode « Harmonic Balance » pour résoudre tous les états stationnaires de systèmes optiques non linéaires raisonnablement grands (jusqu’à 10 modes), élargissent considérablement les possibilités d’exploration des systèmes non-linéaires. Cette méthode permet d’identifier comme des états stationnaires les régimes à cycles limites d’un système forcé. Dans ce projet, nous proposons de coupler théorie et expériences, et d’utiliser cette approche théorique pour étudier des systèmes non-linéaires complexes et observer expérimentalement les nouveaux états stationnaires que nous prédirons. Les expériences optiques seront réalisées sur des réseaux de cavités couplées en semiconducteurs contenant des modes polaritoniques dont nous réaliserons l’ingénierie. L’équipe de Jacqueline Bloch a développé un très bon contrôle de cette plate-forme expérimentale et de son étude par des méthodes de spectroscopie optique avancée. Cela permettra de réussir la démonstration expérimentale de ces nouveaux états stationnaires. Nous nous intéresserons particulièrement à l’apparition d’une phase géométrique lors de l’établissement des cycles limites, et à son utilisation pour réaliser une pompe topologique non-linéaire.