1 Sciences n°4 DU SOLITON HYDRODYNAMIQUE A LA VAGUE SCELERATE : REPRODUIRE OPTIQUEMENT LES VAGUES NON-LINEAIRES POUR MIEUX LES COMPRENDRE ET LES MAITRISER >> Christophe Finot >> Kamal Hammani >> Bertrand Kibler >> Guy Millot Institut CARNOT Bourgogne, UMR 5209 CNRS- Université de Bourgogne, Département Optique-Interaction Matière et Rayonnement, Equipe Solitons Lasers et Communications Optiques www.icb.u-bourgogne.fr/OMR/SLCO >> Jhon M. Dudley Institut FEMTO-ST, UMR 6174 CNRS- Université de Franche-Comté, Besançon Résumé : >> Delphine Gosset DES VAGUES EXTRAORDINAIRES MISES EN LUMIÈRE Des chercheurs percent les mystères des vagues solitaires et des vagues scélérates en étudiant des phénomènes équivalents dans les fibres optiques. Si une vague normale se déplace en s’élargissant et en perdant progressivement de l’amplitude, certaines vagues se propagent sans se déformer : les vagues solitaires, ou solitons. Il existe aussi des vagues extrêmement hautes qui apparaissent de façon inattendue sur une mer relativement calme. Ces vagues rarissimes sont dites « scélérates » car elles sont parfois à l’origine de naufrages. Ces évènements inhabituels sont difficiles à prédire et à étudier, en laboratoire comme sur le terrain. Ils sont le fruit de phénomènes physiques non-linéaires. On parle de non-linéarité quand deux effets superposés produisent quelque chose de plus complexe que la simple somme de ces effets. Les comportements non-linéaires des ondes qui se propagent dans l’eau peuvent être transposés aux ondes lumineuses. On sait reproduire l’équivalent des solitons dans certaines fibres optiques. L’équipe Solitons, lasers et communications optiques de l’Institut Carnot de Bourgogne1 les étudie ainsi depuis quinze ans. L’analogue optique de la vague scélérate, quant à lui, n’a été observé dans une fibre optique que très récemment. Des pics d’intensité lumineuse extrême sont apparus au cours d’une expérience consistant à élargir la gamme des couleurs produite par une source lumineuse. Tout comme les vagues scélérates, ces pics de grande amplitude n’apparaissent que très rarement. Cependant, en optique, on peut répliquer l’expérience des milliers de fois et donc les étudier beaucoup plus facilement. Grâce à ces expériences, les chercheurs ont pu élaborer des modèles numériques qui reproduisent de façon fiable, sur ordinateur, la propagation de la lumière dans une fibre optique. Ces travaux ont permis de mieux cerner les conditions d’apparition des ondes scélérates. En transposant à nouveau ces modèles aux ondes qui se propagent dans l’eau, on entrevoit aujourd’hui la possibilité de prédire l’apparition des vagues scélérates océaniques. Ces recherches ont également des applications dans les télécommunications optiques. La capacité du soliton optique à voyager sur de longues distances, sans perdre en amplitude et sans se déformer, s’avère très utile pour transmettre de l’information. Les ondes scélérates, au contraire, sont responsables de perturbations lors des transmissions. On les étudie donc pour mieux les éviter. Les travaux menés à Dijon ont montré que plusieurs effets physiques peuvent initier et amplifier ces ondes extrêmes. Les chercheurs ont alors déterminé lesquelles des technologies utilisées dans les fibres optiques étaient les plus susceptibles de les faire apparaître. SCIENCES DE LA MATIÈRE ET TECHNOLOGIES hal-00469896, version 1 - 2 Apr 2010 Manuscrit auteur, publié dans "uB Sciences 3, 4 (2009) 16-22"