Entre impulsions lumineuses ultrabrèves et phénomènes optiques non linéaires, Julien Fatome conçoit des dispositifs expérimentaux capables de manipuler la lumière avec une précision extrême. Ingénieur de recherche au laboratoire Interdisciplinaire Carnot de Bourgogne (ICB, CNRS / Université Bourgogne Europe), il développe depuis plus de vingt ans des outils photoniques originaux pour les télécommunications, les lasers ou la spectroscopie. Ses travaux ont notamment contribué à l’étude des vagues scélérates — ces vagues océaniques rares et destructrices — grâce à des expériences menées en fibre optique à partir de sources lumineuses ultrarapides qu’il a développées. Plus récemment, il s’est spécialisé dans les résonateurs optiques, où la lumière circule en boucle dans des cavités afin de générer de nouvelles fréquences lumineuses. Ses dispositifs expérimentaux sont aujourd’hui utilisés aussi bien pour étudier des phénomènes de physique fondamentale que pour imaginer de futures applications en télécommunications ou en métrologie optique.
Julien Fatome découvre l’optique non linéaire à la fin de ses études d’ingénieur, en assistant à des cours consacrés aux interactions entre lumière et matière. « J’ai été séduit tout de suite par cette thématique », se souvient-il. À l’époque, les télécommunications par fibre optique connaissent un essor spectaculaire, et le jeune chercheur choisit d’y consacrer sa thèse. Recruté au CNRS à l’issue de celle-ci, il élargit progressivement ses recherches vers des questions plus fondamentales, en développant de nouveaux dispositifs pour explorer les comportements complexes de la lumière.
Parmi ses premières réalisations figure une source optique capable de produire des impulsions lumineuses extrêmement brèves à très haute cadence. Initialement développée pour transmettre davantage d’informations dans les fibres optiques, cette source trouve ensuite une application inattendue : l’étude des vagues scélérates. « Les équations qui décrivent ces phénomènes sont relativement semblables, explique Julien Fatome. Étudier des vagues de lumière permet donc de mieux comprendre certaines vagues océaniques extrêmes. » Grâce à cette analogie physique, les chercheurs peuvent en effet reproduire directement en laboratoire ces phénomènes impossibles à étudier en pleine mer, car trop rares et aléatoires.
Il s’est désormais spécialisé dans les résonateurs optiques, où la lumière circule en boucle dans des cavités de fibre optique ou dans des anneaux micrométriques afin de générer des “peignes de fréquences”, c’est-à-dire une multitude de fréquences lumineuses extrêmement pures, régulièrement réparties le long du spectre, comme les dents d’un peigne. Des dispositifs aujourd’hui utilisés aussi bien pour les télécommunications que pour la spectroscopie ou les horloges optiques.
À l’ICB, Julien Fatome travaille en étroite collaboration avec les équipes de recherche, depuis la conception des expériences jusqu’à l’analyse des résultats et la rédaction des publications scientifiques. Il développe notamment des simulations numériques permettant de reproduire et d’anticiper les phénomènes observés dans ses dispositifs photoniques. Une approche où instrumentation, physique fondamentale et modélisation avancent de concert.
