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Le Mascaret optique

Des chercheurs* du Laboratoire Interdisciplinaire Carnot de Bourgogne (ICB) (UMR 6303 CNRS/Université de Bourgogne) en collaboration avec l’Université de Ferrara mettent en évidence la génération de Mascarets de lumière dans les fibres optiques.

mascaret optique_fatome et barna
Simulations numériques montrant la formation d’ondes de choc au cours de la propagation dans une fibre optique.
Crédit : Ana BARNA et Julien Fatome.

 

Le mascaret est une onde de choc hydrodynamique qui se produit lors de phénomène de grande marée et plus précisément lorsque le courant descendant d’un fleuve est contrecarré par le courant ascendant de la marée. Cette compétition entre courants opposés forme un mur d’eau qui se régularise ensuite par la formation d’ondes de choc qui remontent alors le fleuve parfois sur des distances de plusieurs kilomètres. Le plus célèbre des Mascarets est observable chaque année sur la Dordogne que les surfers remontent le long du fleuve. Les ingrédients essentiels de ce phénomène sont la non linéarité du milieu associée à une faible dispersion. On retrouve également ce type de phénomène dans l’atmosphère sous le nom de Nuages « Morning Glory ».

          Exemple de Mascaret (Dordogne à droite)Nuages “Morning Glory” observés dans le Golf Carpentaria, Australie

http://vimeo.com/68447577

https://www.youtube.com/watch?v=rRNEPiUWs0o

Il est extrêmement difficile de reproduire ce type de phénomènes en laboratoire et en particulier d’observer la collision de ces ondes de chocs, encore plus de les étudier dans leur milieu naturel.

L’idée de ces chercheurs est donc de profiter de la vitesse de la lumière, du taux de répétition élevé (plusieurs milliards de mascarets sont émis par seconde) ainsi que de la stabilité des systèmes fibrés pour réaliser cette expérience d’hydrodynamique en optique. La fibre optique s’avère une excellente plateforme de test pour la génération de ce type d’onde. En effet, la propagation non linéaire d’une impulsion laser de haute intensité dans une fibre optique à dispersion chromatique normale permet de réaliser l’analogie avec la formation de ce type d’ondes hydrodynamiques ou comment faire de l’hydrodynamisme avec des photons.

Sous l’effet de la propagation à forte puissance, les flancs de nos vagues lumineuses se raidissent jusqu’à former un mur qui se régularise ensuite sous la forme d’ondes de choc. On peut alors observer leurs collisions en temps réel.

 

*J. Fatome, C. Finot, G. Millot, A. Armaroli, and S. Trillo « Observation of Optical Undular Bores in Multiple Four-Wave Mixing » Phys. Rev. X 4, 021022 (2014). En ligne le 05 mai 2014.
http://journals.aps.org/prx/abstract/10.1103/PhysRevX.4.021022
J. Fatome, C. Finot, G. Millot du Laboratoire Interdisciplinaire Carnot de Bourgogne (ICB, UMR 6303 CNRS - Université de Bourgogne) et A. Armaroli, S. Trillo de l’Université de Ferrara (Italie).


Ce travail de recherche est financé par le projet ERC starting grant PETAL, le Labex ACTION et la fondation iXcore.


Cet article a été publié le 05 mai dans la revue Physical Review X par J. Fatome, C. Finot, G. Millot du Laboratoire Interdisciplinaire Carnot de Bourgogne (ICB, UMR 6303 CNRS - Université de Bourgogne) et A. Armaroli, S. Trillo de l’Université de Ferrara (Italie).
Le lien de cet article est :http://journals.aps.org/prx/abstract/10.1103/PhysRevX.4.021022
DOI: http://dx.doi.org/10.1103/PhysRevX.4.021022

Cet article fait la une de PRX, notamment via un Viewpoint rédigé par des chercheurs de haute renommée internationale : Benjamin Wetzel, Alessia Pasquazi et Roberto Morandotti

http://physics.aps.org/articles/v7/48

 

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