Résultats

Dans cette partie, nous proposons de relever deux séries d’acquisitions de deux expériences : une première dans laquelle l’amplitude de forçage est minimisée et une deuxième dans laquelle, au contraire, elle est maximisée. Nous fixons alors respectivement l’angle de la lame demi-onde à 342˚ et 20˚. Pour chaque série de mesures, nous allons faire varier le courant électrique délivré au laser esclave, ce qui revient à modifier finement sa fréquence d’oscillation, tout en conservant la fréquence d’oscillation du laser maître fixe. Expérimentalement, notre paramètre de contrôle explicite dans les équations du laser avec injection optique est alors le désaccord entre ces deux fréquences d’oscillations. Ce désaccord va évoluer de façon automatique à l’aide d’un générateur basse fréquence.

Qualitativement, lorsqu’on augmente l’intensité du courant électrique fourni au laser esclave, l’effet Joule au sein de la cavité optique provoque une dilatation du milieu. Comme la dimension de la cavité est liée à la longueur d’onde émise par le laser par une relation linéaire, il revient que lorsqu’on augmente le pompage électrique, on augmente la valeur de la longueur d’onde émise et finalement on diminue sa fréquence d’oscillation.

On relèvera alors dans chaque expérience la série d’acquisitions directement obtenues à l’aide des deux oscilloscopes, dans l’espace de Fourier et dans l’espace réel. On fixera l’intensité du courant électrique fournie au laser maître à 153,87mA.

Expérience 1

La première expérience considère une amplitude de forçage minimale et une intensité électrique délivrée au laser esclave variant de 1,075mA à 1,270mA, soit de 5 à 6 fois l’intensité seuil du laser.
La série de mesures nous donne alors dans l’espace de Fourier, avec le grand pic associé à la fréquence d’oscillation du laser esclave et le petit pic apparaissant sur la gauche qui représente la fréquence d’oscillation du laser maître, fixée et avec une amplitude minimale.



Lorsque que l’on diminue le désaccord entre les deux fréquences, nous remarquons tout d’abord l’apparition d’un troisième pic sur la droite, puis nous notons un rapprochement de ces trois pics jusqu’à devenir brusquement un seul et unique pic. La décorrélation entre les pics se fait ensuite de façon symétrique par rapport à la manière dont ils se sont liés.

Dans l’espace réel, nous avons obtenu la série de signaux suivants :



Nous notons une évolution de l’intensité du signal selon les paramètres du système. On peut percevoir un signal à l’écran qui semble parfois imiter du bruit, de façon purement stochastique avec une amplitude très faible, lorsqu’il y a accrochage notamment et un signal quasi-périodique d’amplitude plus importante pour un certain désaccord, lorsqu’on s’approche de l’accrochage et lorsqu’on s’en éloigne.

Nous venons de voir qu’avec un forçage à faible amplitude, la réponse du système était très difficile à observer, dû à la fois à une relaxation du milieu faiblement perturbée et d’une injection optique faible.

Expérience 2

La deuxième expérience relève une amplitude de forçage maximale et une intensité électrique fournie au laser esclave variant de 1,064mA à 1,287mA, soit de 5 à 6 fois l’intensité seuil du laser.

Cette série de mesures nous donne dans l’espace de Fourier l’animation suivante :



On y voit un signal résultant dans cet espace évolué d’une façon beaucoup plus complexe que dans notre première expérience. On note l’apparition de mélanges à plusieurs pics d’amplitude variable, parfois ces pics détiennent des amplitudes voisines, parfois ils sont subjacents et équidistants aux pics pré-établis, et à d’autres instants, il y a un élargissement du socle du spectre optique ainsi qu’une continuité entre les différentes régions du spectre.

Dans l’espace réel, nous obtenons la série de mesures suivante :



On remarque de nouveau une évolution de l’intensité du signal selon les paramètres du système. L’intensité détient parfois des amplitudes bien plus élevées que dans l’expérience précédente. tout en conservant des similitudes avec celle-ci, i.e. le signal sur l’écran de l’oscilloscope semble parfois imiter du bruit, à très faible amplitude, parfois le signal présente une périodicité simple, avec une amplitude plus importante. Toutefois à d’autres instants, l’intensité fluctue de telle sorte à visualiser un signal détenant une apériodicité en terme de motif et des irrégularités en terme d’amplitude.

Comme nous allons l’analyser dans la partie suivante, cette acquisition présente au moins une séquence de bifurcations manifeste menant vers un régime chaotique. Nous tâcherons alors de caractériser la (ou les) différente(s) voie(s) obtenue(s) expérimentalement conduisant au chaos.

Remarque: Pour les séries temporelles, voici les réglages de l’oscilloscope (DPO71254C 12,5 GHz, 100GS/s oscillo 1) : « Ch1, DC coupling, 10.00mV/div, 2.000us/div, 2000000 points, Sample mode » ; Chaque point est séparé par 10 picosecondes.