Thèse

Thèse
Présentée à
L’UNIVERSITE ABOU-BAKR BELKAÏD – TLEMCEN
Pour obtenir le grade de
Docteur en Sciences Physiques
Option : Physique Electronique
Par
Mme Ghezouti née Boumaza Nawel
Devant le jury
Président
Bendimerad Fethi Tarik Professeur à l’Université Abou-Bakr Belkaïd – Tlemcen
Directeur de thèse
Cheknane Ali Professeur à l’Université de Laghouat
Co-Directeur de thèse
Benouaz Tayeb Professeur à l’Université Abou-Bakr Belkaïd – Tlemcen
Examinateurs :
Belghachi Abderrahmane Professeur à l’Université de Béchar
Helmaoui Abderrachid Professeur à l’Université de Béchar
Merad Abdelkrim M.C. « A » à l’Université Abou-Bakr Belkaïd – Tlemcen
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Année Universitaire 2011 ~2012
Solitons en Optique Non Linéaire: Etude des Propriétés
Physiques et Application dans le Domaine des Télécommunications

Dédicaces
Je dédie ce modeste travail,
A ma chère Maman
Celle qui m’a donnée la vie, qui m’a soutenue dans les joies et les peines
A mon cher Papa,
pour le temps passer à la lecture critique de ce manuscrit.
A mes beaux parents.
A mon cher mari qui m’a soutenu et encouragé tout le long de ce travail.
A mes enfants, Mohamed et Kawter.
A mes chers frères et A mes chères sœurs.
A mes chères amies Fatiha, Meriem, Badiaa, Fouzia
NAWEL

Remerciements
Avec l’aide de Dieu tout puissant, j’ai pu accomplir ce modeste travail
Les travaux qui font l’objet de cette thèse ont été réalisés au sein de l’Equipe Approximation et
Stabilité des Systèmes Non Linéaires du Laboratoire d’Automatique de l’Université Abou Bekr
Belkaid Tlemcen, sous la direction de Monsieur le Professeur BENOUAZ Tayeb de l’Université
Abou-Bakr Belkaïd – Tlemcen. Je tiens à lui exprimer ma gratitude, c’est bien lui qui a dirigé cette
thèse avec une disponibilité de tous les instants ; il a guidé mes travaux avec patience et sérieux tout le
long de la préparation de cette thèse, et aussi pour la clarté de ses enseignements, les conseils judicieux
et le soutien constant qu’il m’a prodigué au cours de l’élaboration de ce travail.
Je tiens à remercier vivement Monsieur le Professeur CHEKNANE Ali de l’Université de Laghouat de
sa collaboration dans ce travail.
Je tiens à exprimer mes plus vifs remerciements aux membres du jury :
Monsieur le professeur T. BENDIMERAD, Professeur à l’Université de Tlemcen, pour
l’honneur qu’il me fait en acceptant la présidence du jury.
Monsieur A. BELGHACHI, Professeur à l’Université de Bechar, pour avoir accepté de juger ce
travail.
Monsieur A. HALMAOUI, Professeur à l’Université de Bechar, pour avoir accepté de juger ce
travail.
Monsieur A. MERAD, Maître de Conférences « A » à l’Université de Tlemcen, pour avoir
accepté de juger ce travail.
Je remercie très sincèrement Mme S. GOUMIRI-SAID, Docteur à l’Université de King Abdullah
Saudia Arabia de m’avoir aidé pendant cette thèse.
Je remercie mes parents de m’avoir permis de faire les études de mon choix.
Je remercie tous les autres membres de l’équipe que j’ai pu côtoyer durant toutes ces années
passées avec eux, Mr A. CHIKHAOUI, Maître de Conférences « B », Melle F. LASSOUANI, Mme M.
BABA AHMED et Melle Fouzia.
A tous ceux qui m’ont aidé, par une grande collaboration ou par une tendre parole.
Mille Merci,
Nawel

Table des Matières
Introduction Générale 5
0.1 Note historique ................................ 5
0.2 Notre Contribution.............................. 8
1PositionduProblème 11
1.1 L’optiquenonlinéaire............................. 11
1.1.1 Introduction .............................. 11
1.1.2 Leformalismedel’optiquenonlinéaire............... 12
1.1.3 Originedelanon-linéaritéoptique ................. 14
1.2 Lesprocessusnonlinéaired’ordretrois ................... 19
1.2.1 Principedebase ........................... 19
1.2.2 Automodulationdephase(SPM): ................. 20
1.2.3 Autofocalisation ........................... 21
1.2.4 Auto raidissement: . . . ....................... 22
1.2.5 Lamodulationcroisée(XPM): .................... 23
1.3 Télécommunicationoptique:......................... 23
1.3.1 Montage expérimental illustrant une liaison de Télécommunication
Optique ................................ 25
1.3.2 Communication de données sur fibreoptique: ........... 27
1.3.3 Intérêtdestélécommunicationsoptiques:.............. 30
1.4 PositionduProblème: ............................ 32
1

2 La physique des solitons 35
2.1 Etude et modélisation de la propagation d’une impulsion dans un milieu
dispersifetnondispersif ........................... 35
2.1.1 Dispersion ............................... 35
2.1.2 Le paramètre de dispersion Dchromatique............. 37
2.2 Propagation des ondes dans un milieu non linéaire et dispersif . . . . . . 38
2.3 Effetkerroptique............................... 39
2.4 EffetPockels.................................. 44
2.5 Propagation des ondes dans un milieu non linéaire et non dispersif . . . . 45
2.5.1 Solutiondel’équationdeSchrödingernonlinéaire......... 47
2.6 Physique des solitons............................. 54
2.6.1 Exempledessolitonshydrodynamiques............... 54
2.6.2 Solitonsoptiques ........................... 55
2.6.3 Le soliton optique un outil pour les télécommunications . . . . . . 57
2.6.4 Lastructureinternedessolitons: .................. 61
2.7 Conclusion................................... 62
3 Etude de la propagation des solitons dans les fibres optiques 64
3.1 Les fibresoptiques:généralités........................ 64
3.1.1 Phénomène d’atténuation dans la fibreoptique........... 68
3.2 Dispersion dans les fibresoptiques...................... 69
3.3 Lescoupleursoptiquesdirectionnelsnonlinéaires ............. 74
3.3.1 Définitiond’uncoupleuroptiquedirectionnel............ 74
3.3.2 Différentstypesdecoupleursoptiquesdirectionnel......... 75
3.4 Modélisation de la propagation des solitons dans un coupleur optique di-
rectionnel ................................... 77
3.4.1 MéthodedeSplit-StepFourier ................... 81
3.4.2 Résultatsdelasimulation...................... 84
3.5 Conclusion: .................................. 91
2