Contrôle des Solitons de Cavité (étude expérimentale et théorique)

Dans cette thèse, nous revenons sur les notions de structure spatiale étendue et de structure localisée (SL). Ainsi nous décrivons ces phénomènes à travers différents domaines de la physique, de la morphogenèse végétale aux systèmes granulaires. Nous prêtons une attention toute particulière à leur existence en optique. La fin du premier chapitre aborde une approche théorique s appuyant sur la théorie des bifurcations : il traite un modèle simplifié de l équation de Swift-Hohenberg, équation minimale permettant l observation de structures spatiales. Dans le second chapitre, nous décrivons l intérêt de développer les SL dans les semi-conducteurs : elles sont alors appelées Solitons de Cavité (SC). Nous décrivons ensuite en détails le modèle couramment utilisé pour décrire numériquement ces systèmes en dessous de leur seuil laser. Nous rappelons brièvement les résultats obtenus dans le cas au-dessus du seuil. La seconde partie du chapitre est consacrée à la description expérimentale de la génération de Solitons de Cavité (SC) dans les VCSELs utilisés au-dessus de leur seuil. Le troisième chapitre est employé à l analyse de la génération d un flux périodique de SCs issu de la compétition entre les défauts du milieu et un gradient externe. Ce phénomène observé dans l expérience est analysé grâce au modèle numérique décrit dans le chapitre 2. L existence de deux temps caractéristiques est mise en évidence : le temps de formation et le temps de décrochage. Combinés, ils mènent à l apparition de différents régimes de fonctionnement. Une analyse numérique de la collision entre un défaut et un SC conclut cette étude.This thesis is devoted to the description of pattern formation and localized structures in semi-conductors devices. The first part is a review of the appearance of these kinds of structures in other fields as morphogenesis or vibrated granular media. At the end of the first chapter a simplified model (discretized Swift-Hohenberg equation) is proposed in order to understand one of the theoretical approaches allowing to explain pattern an LS formation : the bifurcation theory. In the following chapter we point out the interest of generating LS in semiconductor devices : theses structures are named Cavity Solitons (CS). The ability to produce them in devices tuned above threshold is demonstrated. The third chapter describes experimentally and numerically the interaction between defects in the device (internal gradients) and an external gradient used to move CS. A CS flow is produced : its frequency depends on two characteristic times : the switch-on time and the unpinning time. In order to better understand these regimes we studied numerically both the switching on a defect and the effects of collision between a CS and a defect side. The predominance of one or the other of these two times leads to different behaviours important for applications. Some technological applications are described.NICE-BU Sciences (060882101) / SudocSudocFranceF