Étude de synchronisation de chaos par simple injection optique

thèse n°2007REN1E001262 pagesSynchronization of 1.55 µm-DFB semiconductor lasers has been studied theoretically and experimentally. The synchronization is obtained without the help of optical feedback, using uniquely optical injection, i.e. a unidirectional coupling between a master laser and a slave laser. The devices are characterized using classical methods and also optical injection to obtain intrinsic physical parameters, like their geometrical dimensions, their laser gain, optical index... We also report experimental observation of multi-excitability. The role of optical coherency is emphasized in the process of optical injection. Numerical simulations, using standard Lang and Kobayashi equations, are then presented. Mapping showing the different dynamics in the chart “detuning-injected power” are found to be in good agreement with experimental results. Thus huge bistabilities, previously observed by Stéphane Blin, are numerically found, for the first time. Chaos synchronization is finally studied and it is shown that high correlation index of 96 % can be experimentally achieved. In the same time, we numerically calculated in the chart “detuning-injected power” correlation maps showing high synchronization (correlation index up to 90 %) on large areas. Finally, we numerically obtain and describe chaos anticipation, obtained for correlation coefficients above 90 %.Nous présentons, dans ce manuscrit, une étude expérimentale et théorique de synchronisation entre lasers à semi-conducteurs émettant à 1, 55 µm. Cette synchronisation est réalisée sans l'aide de contre-réaction optique grâce à l'utilisation d'injection optique, c'est-à-dire au couplage unidirectionnel entre deux lasers : le maître et l'esclave. Les différents lasers utilisés sont caractérisés de manière classique (P (I), lambda (I), ...) puis par injection optique afin de déterminer les différentes valeurs des paramètres physiques intrinsèques de ces lasers (dimensions géométriques, indice optique, gain interne, ...). Nous reportons également l'observation expérimentale de multi-excitabilité pour le laser à semiconducteurs injecté. L'impact de la cohérence optique est montré dans le processus de l'injection optique. Des simulations numériques, à partir d'un modèle standard dénommé de Lang et Kobayashi, sont détaillées dans leur différent régime dynamique. Elles montrent un bon accord avec les observations expérimentales, en particulier par l'intermédiaire de cartographies dans l'espace «désaccord-puissance injectée». Ainsi nous mettons numériquement en évidence la présence de larges zones de bistabilité, observées auparavant par Stéphane Blin. Nous présentons, pour la première fois, des études de synchronisation de chaos. Le signal chaotique est ici généré de manière originale, par une première injection optique. La synchronisation est, quant a elle, obtenue grâce à une seconde injection optique. Nous démontrons qu'il est possible d'atteindre expérimentalement des indices de corrélation de 96 %. Nous dressons ensuite numériquement des cartographies de synchronisation de chaos où nous mettons en évidence la présence de zones étendues ou l'indice de corrélation peut-être supérieur à 90 %. Enfin nous terminons par mettre numériquement en évidence et cartographier le phénomène d'anticipation de chaos pour un laser injecté, phénomène obtenu pour des indices de corrélation supérieur à 90 %