Vladimir SEMENOV : "Modulateurs spatiaux de lumière tout-optique destinés à la conception [...]"

Travaux de thèse de Victor SEMENOV : "Modulateurs spatiaux de lumière tout-optique destinés à la conception de nouveaux processeurs basés sur des systèmes dynamiques complexes"

Résumé :Dans cette thèse, nous montrons que l'illumination cohérente et incohérente d'un OASLM soumis à une rétroaction optique permet d'implémenter une large gamme de réseaux d'oscillateurs non linéaires couplés présentant des scénarios de bifurcation très diversifiés mais ajustables. Nous dérivons analytiquement les conditions de mise en œuvre de bifurcations d'états stables, de type fourche, transcritiques ou nœud-col, sans modifier les systèmes étudiés et simplement en réglant les intensités optiques relatives de notre illumination bicolore à deux longueurs d’onde laser.

Les systèmes bistables spatialement étendus peuvent se structurer en domaines spatiaux comprenant l'un ou l'autre état d'équilibre, de telle sorte que les fronts séparant les domaines se déplacent et que l'un ou l'autre état envahit asymptotiquement dans le temps tout l'espace disponible. En utilisant un modèle spatial d’OASLM, nous démontrons que les bifurcations de type fourche et nœud-col permettent de contrôler la vitesse et la direction de la propagation du front d'onde dans les systèmes bistables étendus spatialement. En outre, les conditions de bifurcation fourche permettent de contrôler la symétrie des systèmes bistables et nous les utilisons pour émuler des réseaux de spin basés sur la dynamique de l'OASLM autonome. En particulier, en exploitant les symétries expérimentales, nous simplifions les équations du système correspondant et nous démontrons qu’un tel système optique utilisant un OASLM permet de réaliser une machine d'Ising. A l’aide de caractérisations expérimentales d'un OASLM particulier basé sur des cristaux liquides nématiques et des films vitreux amorphes nanométriques de trisulfure d'arsenic (a-As2S3) chalcogénure, nous constatons qu'un tel système est capable de mettre en œuvre jusqu'à 10000 nœuds par mm2 en ne nécessitant des intensités d'éclairage que de 10 nW/mm2 à 450 nm. Avec de telles caractéristiques, les OASLM apparaissent comme des candidats très prometteurs pour la mise en œuvre de réseaux neuronaux photoniques autonomes réalisant de nouvelles architectures de calcul optique à très faible consommation d'énergie.

Composition du jury :

Daniel BRUNNER, Chargé de recherche, Université Bourgogne Franche-Comté, Directeur de thèse

Kathy LÜDGE, Professeure, Université technique d'Ilmenau, Rapporteur

Tomasz KAPITANIAK, Professeur, Université de technologie de Lodz, Rapporteur

Laurent LARGER, Professeur, Université Bourgogne Franche-Comté, CoDirecteur de thèse

Serhiy YANCHUK, Chargé de recherche, Institut de Potsdam pour la recherche sur l’impact climatique, Examinateur

Maxime JACQUOT, Professeur, Université Bourgogne Franche-Comté, Examinateur

Localisation : Amphithéâtre J.J Gagnepain, Bâtiment TEMIS, 15B, Avenue des Montboucons 25000 Besançon