Le soliton, une vague extraordinaire à Dijon

Conférence menée dans le cadre de la Fête de la Science le 15 octobre 2023 à Dijon et centrée sur les solitons optiques.

Le soliton est une forme d’onde avec la particularité rare de pouvoir se propager sans déformation, et cela malgré des effets a priori destructeurs comme la dispersion et la non-linéarité. Ces ondes étranges ont été mises en évidence pour la première fois en 1834 en Ecosse dans un canal : l’ingénieur John Scott Russel a alors été interloqué par une vague mystérieuse de forte amplitude capable de voyager sur plusieurs kilomètres tout en restant identique à elle-même. De telles observations ont été reproduites dans un bief dijonnais du canal de Bourgogne par Henry Darcy et Henry Bazin au milieu du XIXième siècle avant qu’un traitement mathématique explique rigoureusement l’origine de ces vagues comme résultant d’un équilibre parfait entre la dispersion et la non-linéarité.

Le soliton a constitué depuis un sujet majeur d’études qui a largement débordé le domaine de l’hydraulique. Il a ainsi été observé dans différents matériaux, en physique atomique ou quantique, dans des lignes électriques, dans des chaines d’oscillateurs mécaniques, dans des brins d’ADN, en météorologie … et en optique ! En effet, avec l’avènement des lasers capables de générer des impulsions lumineuses de forte amplitude, et suite au développement des fibres optiques, les chercheurs ont prédit numériquement l’existence des solitons dans les fibres optiques. C’était il y a de cela 50 ans et ce concept a ouvert la porte à de nombreuses innovations dans les télécommunications optiques, dans le domaine des lasers.

L’étude des solitons tient une place toute particulière à l’Université de Bourgogne avec des travaux menés depuis plusieurs décennies explorant aussi bien les applications technologiques que les aspects les plus fondamentaux. C’est notamment la thématique prioritaire des chercheurs de l’équipe SAFIR (Solitons, lAsers, Fibres et photonIque InfraRouge) du département photonique.

voir aussi :
- soliton hydrodynamique :    • Hydrodynamic soliton  
- travaux de Kruskal :    • Recurrence in KdV equation  
- collisions de solitons hydrodynamiques :    • Collision of KdV solitons  
- solitons dans une chaine de pendule :    • Présentation de solitons dans une cha...  
- profil du soliton de Peregrine :    • Peregrine soliton  
- demonstration experimentale du soliton de Peregrine :    • Peregrine soliton in nonlinear fiber ...  

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