SYNCHRONISATION (des oscillateurs)

Etablissement et maintien d'un régime commun d'oscillation entre deux où plusieurs auto-oscillateurs faiblement liés les forçant à adopter des fréquences communes ou liées de façon rationnelle. C'est l'ajustement du rythme des oscillations de deux systèmes faiblement liés. On parle de verrouillage de fréquence. Dans ce phénomène il se produit aussi l'apparition d'une relation entre les phases des deux systèmes oscillants et l'on parle de verrouillage de phase, avec la possibilité d'une synchronisation en phase ou d'une synchronisation en anti-phase. La synchronisation peut s'effectuer avec apparition d'une nouvelle fréquence commune différente des fréquences initiales ou par entrainement lorsque l'un des oscillateurs impose se fréquence à l'autre. Il faut clairement distinguer la synchronisation entre auto-oscillateurs et le phénomène de résonance où un pendule entre en oscillation sous l'effet d'une force périodique (la balançoire). Le pendule n'est pas un auto-oscillateur et ne peut osciller indéfiniment, il s'amortit sous l'effet du frottement. Le phénomène a été établi pour la première fois par Huygens au XVII° siècle sur des horloges pendues ou placées sur un même support, rendant leurs oscillations parfaitement égales tout en se trouvant en opposition de phase. Artifice utilisés par les marchands d'horloges pour laisser penser que toutes leurs horloges marquent la même heure. Ce phénomène a pris une grande importance et a été étudié théoriquement avec l'avènement des techniques électriques et radiophysiques. C'est ainsi que Van der Pol et Appleton ont étudié la synchronisation d'un générateur radio par un signal extérieur faible de fréquence légèrement différente. Il est apparu que de très nombreux phénomènes de la physique ou de la biologie, de la technique ou de la vie sociale, relevaient d'une même théorie de la synchronisation établie dans le cadre de la dynamique non-linéaire. C'est le cas pour l'accord entre les différents tuyaux d'orgues, pour l'unisson du chant des criquets ou des cigales, pour les émissions lumineuses d'un ensemble de lucioles, pour le fonctionnement d'un pacemaker cardiaque, pour l'excitation d'assemblées de neurones ou la coordination des applaudissements dans une salle de spectacle. Les applications de la synchronisation sont extrêmement nombreuses. Ainsi la synchronisation permet à un générateur de courant alternatif, à un moteur synchrone ou à différents dispositifs non-linéaires d'acquérir un régime synchrone stable, ainsi qu'à plusieurs moteurs de travailler ensemble ou à plusieurs radio émetteurs ou récepteurs d'être couplés sur une même antenne. La synchronisation est à la base de nombreux phénomènes physiques. Ainsi d'un point de vue classique l'émission stimulée de rayonnement dans un système d'oscillateurs est le résultat de la synchronisation de ces oscillateurs grâce au champ de rayonnement collectif. Le phénomène de synchronisation peut être observé aussi pour des autooscillateurs chaotiques.