MàJ . 17/10/2013
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Les journées DYCOEC
12-13 Février 2007 - Ouverture du GdR (Rouen)

Journées, groupes de travail, colloques, etc.

Les journées du GdR sont volontairement inter-disciplinaires ; c’est pourquoi elles sont organisées sur deux thèmes différents afin de favoriser les rencontres ``improbables’’.

Ouverture du GdR DYCOEC - 12 et 13 Février 2007

- Lieu : CORIA - Université de Rouen Accès

- Dïner (lundi soir) et déjeuner (mardi-midi) offerts par le GdR.

Programme du Lundi après-midi

- 13h30 Accueil

- 14h00 Ouverture par Christophe Letellier

PDF - 4.8 Mo
Larger.pdf

- 14h15 Présentation du thème Synchronisation optique : dynamique et cryptographie par Laurent Larger (Université de Franche Comté)

- 14h30 Dynamique des lasers : passé et présent par Thomas Erneux (Université Libre de Bruxelles)

PDF - 725 ko
Erneux.pdf

Au début des années 1980, les physiciens étudiants la réponse d’un laser avaient compris que l’intensité de sortie pouvaient osciller dans le temps comme le résultat d’une interaction non linéaire entre la matière et la lumière. Mais il a fallu encore plusieurs années avant que les instabilités optiques soient reconnues comme phénomènes dynamiques au même titre que les vibrations mécaniques entretenues ou les oscillations enzymatiques.

Aujourd’hui, les instabilités observées en optique ont un impact dans d’autres disciplines. L’accrochage de fréquence pour un laser soumis à une injection optique (voir Pascal Besnard) est probablement le système dynamique le plus simple que l’on peut étudier au laboratoire. Les conditions d’accrochage sont identiques à celles étudiées pour des oscillateurs couplés en biologie. Le laser soumis à un feedback optique (voir Laurent Larger et Eric Lacot) nous renseigne sur des instabilités oscillantes causées par une dynamique à retard. Elles conduisent à des nouvelles applications (communication sécurisée à distance et imagerie fine) et motivent des recherches dans d’autres domaines (dynamique de phase en chimie, stabilisation par feedback retardé d’oscillateurs mécaniques, oscillations anormales en physiologie).

La relative simplicité des équations cinétiques pour les lasers permet des études analytiques qui mettent en valeur le rôle de certains paramètres. Elles relancent également le développement des techniques asymptotiques. En parcourant les deux grands thèmes de cette session (laser soumis à une injection ou à un feedback optique retardé), l’exposé illustrera l’intérêt des recherches sur les lasers pour d’autres domaines de la science.

- 15h15 L’injection optique, un processus de base en photonique : description de ses non-linéarités par Pascal Besnard (ENSSAT)

PDF - 2.3 Mo
Pascal Besnard
Présentation du 12 Février

L’injection optique consiste en un couplage unidirectionnel de deux lasers. Les photons émis d’un laser dit maître sont injectés dans la cavité d’un second laser dit esclave. Le laser maître est tant qu’à lui protégé de tout couplage avec le laser esclave. La première expérience en optique fut faite peu de temps après la réalisation du premier laser. De nombreux travaux ont depuis quarante ans décrit les nombreuses propriétés associées à ce processus de base. Bien le connaître permet de se donner les armes pour aborder le problème du couplage entre lasers (auto-injection ou contre-réaction optique, couplage bilatéral de deux lasers, différence entre régime d’amplification et un régime laser ...) Une vue synthétique peut être obtenue par une cartographie des régimes de fonctionnement du laser injecté, obtenue en faisant varier la puissance optique injectée et le désaccord soit la différence optique entre le laser maître et le laser esclave. Cet exposé se propose de résumer les propriétés ce phénomène tout en abordant les notions d’accrochage de phase, d’accrochage en fréquence, d’amplification optique, de cohérence optique, de dynamique non-linéaire, de bistabilités généralisées, d’excitabilité, de synchronisation.

- 16h00 Pause

- 16h30 Un détecteur de photons : la dynamique des lasers par Eric Lacot (Université Joseph Fourier - Grenoble)

PDF - 3.1 Mo
Eric Lacot
Présentation du 12 Février 2007

Pour les lasers, la ré-injection optique a tout d’abord été considérée comme un phénomène parasite et une source de problèmes générant des comportements instables et une augmentation du bruit. En effet, les propriétés stationnaires des lasers (puissance, fréquence optique, diagramme de bifurcations, ...) peuvent être modifiés de manière significative par la ré-injection optique. Dans la pratique, la ré-injection optique peut aussi s’avérer extrêment utile si elle est parfaitement contrôlée. L’affinement spectral des diodes laser en cavité externe en est une bonne illustration.

Depuis peu, de nombreuses applications des lasers basées sur une ré-injection optique provoquée ont vu le jour. L’une d’entre elles est l’interférométrie laser autodyne (LFR : Laser Feedback Interferometry) où la puissance de sortie du laser est modifiée par la ré-injection de photons réfléchis depuis un objet à analyser. La modification induite dépend de la réfléctivité, de la distance et du mouvement de l’objet. Dans le cas d’objet diffusants, la lumière réinjectée n’est alors que partiellement cohérente ce qui réduit de manière drastique le contraste d’interférence. Le défi est alors d’aumgenter l’amplitude du signal détectable afin de surmonter ce problème. L’une des solutions consiste alors à utiliser la dynamique du laser qui s’avère être un détecteur de photons ultra sensible.

Cet exposé se propose de présenter le principe de fonctionnement et les performances de différents systèmes d’imagerie cohérente basés sur des propriétés dynamiques (linéaires et non linéaires) des lasers ré-injectés.

- 17h15 Présentation des différentes écoles et manifestations soutenues par le GdR.

- 17h45 Table ronde autour du fonctionnement du GdR, comment organiserons-nous les échanges, les rencontres ? Sous quelle forme ? Des exposés des membres du GdR, des exposés invités, un panachage, etc. ?

- 18h30 Buffet africain pour terminer cette première demi-journée.

- 21h30 Fin de la première journée.

Programme du Mardi

Matinée

- 9h15 Introduction au thème Singularités spatio-temporelles par Alain Joets (Université de Paris-Sud)

- 10h00 Pause

- 10h30 Singularités spatiales en élasticité par Martine Ben Amar (ENS - Paris)

PDF - 5.1 Mo
BenAmar.pdf

Depuis une dizaine d’année, les théoriciens se sont intéressés à la description des singularités intervenant lors du froissage d’un objet élastique mince : soit une feuille élastique soit une coque. En particulier, ils ont identifié l’origine mathématique de ces singularités spatiales : recherche systématique de surfaces développables qui minimisent l’énergie de traction. Les singularités élémentaires sont les points coniques développables et les plis (ou toute combinaison de ces éléments). Pour les coques, le pli courbe décrit par Pogorelov permet de rendre compte d’expériences aussi variées que la balle de ping-pong sous compression, les protusions apparaissant dans les vésicules sous l’effet de choc de pression ou d’absorption de protéines, enfin le séchage de suspensions colloïdales. A noter que le traitement par singularités des équations de l’élasticité des plaques et coques est relativement simplifié et ce qui a permis de l’étendre à d’autres énergies que l’énergie hookéenne traditionnelle. On peut se poser la question si ces singularités se maintiennent et sous quelle forme en élasticité dite exacte ou finie qui est actuellement beaucoup discutée par les “biomécaniciens”. Je tenterai d’apporter quelques éléments de réponse.

Les objets minces ne sont pas les seuls à montrer des singularités spatiales. Je présenterai d’autres singularités intervenant en élasticité : par exemple l’on sait depuis 1965 que les gels en gonflement ou séchage présentent de telles structures qui ne sont pas bien comprises. Or l’élasticité des gels est un modèle simple de représentation de tissus vivants en croissance.

- 11h15 Singularités et structures dans les plasmas spatiaux par Pierre-Louis Sulem (Observatoire de Nice)

Les mesures de très grande qualité réalisées dans magnétogaine terrestre lors des missions spatiales telles CLUSTER révèlent l’existence, dans les régions proches du choc quasi-perpendiculaire, de structures cohérentes à l’échelle de quelques rayons de gyration des ions, en forme de filaments magnétiques, parfois associées à la présence dans leur voisinage d’ondes d’Alfvén quasi-monochromatiques. Dans les régions plus proches de la magnétopause, ainsi que dans le vent solaire, des structures de type trous magnétiques avec maxima de densité et de pression, sont observées et généralement associées à des modes miroir. Nous interprétons la formation de ces structures de fortes amplitude au moyen d’équations asymptotiques faiblement non linéaires conduisant à une singularité en temps fini. Dans le premier exemple, la dynamique est décrite par l’équation de Schrödinger non linéaire pour la modulation transverse d’une onde d’Alfvén dispersive. Dans le deuxième cas, une analyse asymptotique des équations de Vlasov-Maxwell près du seuil de l’instabilité miroir dans un plasma magnétisé avec température ionique anisotrope, conduit également à une équation singulière en un temps fini. Des simulations numériques de modèles fluides avec effets cinétiques, permettent de déterminer les limites de validité de ces asymptotiques et d’accéder à la dynamique aux temps plus longs. La formation dans des systèmes étendus de patterns magnétiques alimentés par l’instabilité miroir et présentant une dynamique chaotique est ainsi observée.

- 12h00 Déjeuner

Après-midi
PDF - 2.3 Mo
Gérard Bonhomme
Présentation du 13 Février 2007

- 13h30 Présentation du thème Plasma & Fluides conducteurs par Gérard Bonhomme (Université Poincaré I, Nancy)

- 13h45 Interaction à trois ondes et contrôle spatiotemporel d’une turbulence faible dans un plasma magnétisé par Frédéric Brochard (Université Poincaré I, Nancy)

PDF - 1.8 Mo
Brochard.pdf

Les plasmas magnétisés sont des milieux propices au développement de diverses instabilités. La turbulence engendrée par ces instabilités peut avoir des effets dramatiques sur le fonctionnement des réacteurs à plasmas, en générant par exemple d’importants flux de particules et d’énergie qui échappent alors au confinement magnétique. Un important travail de recherche doit donc être mené afin de parvenir à un contrôle de ces instabilités.

Nous reviendrons dans un premier temps sur des expériences récentes menées en laboratoire sur la transition vers la turbulence d’une de ces instabilités. Des mesures effectuées par un réseau de sondes sont analysées au moyen d’une technique de bicohérence en ondelettes, afin de mettre en évidence les interactions à trois ondes qui conduisent aux régimes turbulents. Un progrès important, rendu possible par la bonne résolution spatiotemporelle des mesures, est l’analyse dynamique de l’interaction directement dans l’espace des nombres d’ondes. Ces résultats suggèrent l’existence d’une double cascade d’énergie, vers les petites et vers les grandes échelles. Les résultats obtenus sont en outre en excellent accord avec des résultats de simulations numériques récemment obtenus.

Dans une seconde partie, nous illustrerons la difficulté de l’application d’un contrôle au travers d’expériences menées sur la machine MIRABELLE. Des méthodes de contrôle purement temporelles ne montrent en effet que peu d’efficacité sur de tels systèmes, spatialement étendus. Nous montrerons que l’utilisation d’une méthode de contrôle spatiotemporelle permet d’obtenir des résultats encourageants, en synchronisant des régimes faiblement turbulents sur une structure spatiotemporelle fixée.

- 14h30 Control of chaotic transport and application to plasma confinement par Guido Ciraolo (Ecole Centrale de Marseille)

PDF - 4.6 Mo
Ciraolo.pdf

In plasma physics, turbulence represents a severe obstacle to the attainment of confinement and high performance devices. Conventional methods of control aim at targeting individual trajectories. In many-body systems, such methods are hopeless and one has to design a very different strategy. In this presentation I will discuss a strategy to channel chaos by building barriers to diffusion. The core of this approach is a small modification of the system which drastically enhances confinement, providing practical prescriptions for the experimental apparatus to operate in a regular regime at a low additional cost of energy. This control of chaotic transport is tested to plasma conditions relevant to both small plasma experiments and that of fusion plasma experiments. Robustness of the control scheme is investigated.

15h15 An Uncontrolled Talk About Control by Luis A. Aguirre (Universidade Federal de Minas Gerais, Belo Horizonte, Brésil).

PDF - 3.2 Mo
Aguirre.pdf

The field of control is both fascinating and very comprehensive. No single course or book is able to cover the field, not even superficially. Therefore a controlled overview of the field seems a rather impossible aim. In view of that, in this talk our aim will be to choose a few concepts related to control and to point out the main undelying ideas and applications. We will start with the concept of feedback and will move swiftly through topics such as PID control, state-feedback, observers, Kalman filtering and control applied to nonlinear dynamics.

16h00 Clôture des journées d’ouverture.

- Organisation La réussite de ces journées d’ouverture doit beaucoup à Murielle Grébonval, Christophe Letailleur, Danièle Brument et Dominique Auzou.

- La liste des participants est donnée ci-dessous.

Portfolio (cliquez pour agrandir)

Fichier à télécharger

Ciraolo.pdf


4.6 Mo  ··  1744 - 26/06/19

Larger.pdf


4.8 Mo  ··  1883 - 26/06/19

Erneux.pdf


725 ko  ··  1959 - 26/06/19

Aguirre.pdf


3.2 Mo  ··  3650 - 25/06/19

Brochard.pdf


1.8 Mo  ··  2109 - 26/06/19

BenAmar.pdf


5.1 Mo  ··  2462 - 25/06/19

Pascal Besnard

Présentation du 12 Février
2.3 Mo  ··  2424 - 25/06/19

Eric Lacot

Présentation du 12 Février 2007
3.1 Mo  ··  1526 - 26/06/19

Gérard Bonhomme

Présentation du 13 Février 2007
2.3 Mo  ··  2379 - 25/06/19

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