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Lasers et optique non linéaire : cours, exercices et problèmes corrigés : niveau M1-M2
Livre Lasers et optique non linéaire : cours, exercices et problèmes corrigés : niveau M1-M2

par Delsart, Christian

Ellipses

  • Disponible - 535.2 DEL

    Niveau 2 - Sciences

Livre

Lasers et optique non linéaire : cours, exercices et problèmes corrigés : niveau M1-M2

Auteur(s) : Delsart, Christian Découvrir l'auteur
  • Éditeur(s)
  • Date
    • impr. 2008
  • Notes
    • Bibliogr. p. XV-XVII. Index
  • Langues
    • Français
  • Description matérielle
    • 1 vol. (XXVI-426 p.) : ill., couv. ill. en coul. ; 26 cm
  • Collections
  • Sujet(s)
  • ISBN
    • 978-2-7298-3856-0
  • Indice
    • 535.2 Optique physique, spectroscopie, laser
  • Quatrième de couverture

    • Les lasers sont omniprésents dans notre vie quotidienne. Mais comment fonctionnent-ils ? Ce manuel rassemble les connaissances essentielles relatives à la physique fondamentale et appliquée des lasers. Les étudiants de master ou les élèves ingénieurs puiseront dans cet ouvrage les savoirs indispensables à leur formation, à la préparation de leur thèse, et, ultérieurement, à leur vie professionnelle. Par ailleurs, les chercheurs, les universitaires et les ingénieurs trouveront ici une aide à leurs travaux de recherche et développement.

      L'originalité de l'approche adoptée est de coupler étroitement le cours de physique et optique du laser et celui d'optique non linéaire : en effet, la plupart des systèmes lasers actuels ont recours aux techniques de l'optique non linéaire, aussi bien en recherche fondamentale et appliquée que dans les applications industrielles et médicales. Il a donc paru intéressant de proposer un seul ouvrage de fond rassemblant tous les domaines dont le lecteur a besoin quand il utilise des systèmes laser ou les développe.

      Cet ouvrage s'appuie sur une démarche résolument didactique : notations uniformes et précises, illustration par plus de 300 figures, exemples pratiques, 63 exercices et problèmes avec leurs corrections. Après avoir introduit le monde des lasers, on étudie l'optique des cavités lasers, l'interaction du rayonnement avec la matière, l'oscillation laser, les différents régimes de fonctionnement, les équations de Bloch-Maxwell et l'optique non linéaire ; les exercices et problèmes concluent cet ouvrage.


  • Tables des matières

      • Lasers et optique non linéaire

      • Cours, exercices et problèmes corrigés

      • Christian Delsart

      • Ellipses

      • Bibliographie générale xv
      • Tableaux utiles : lettres grecques, préfixes d'unités, spectre électromagnétique, notations utilisées (xx), abréviations utilisées (xxi), classes de sécurité des lasers (xxii) xix
      • Introduction xxiii
      • Partie 1. Introduction aux lasers et applications 1
      • 1.1 Introduction 1
      • 1.1.1 Historique1
      • 1.1.2 Économie mondiale du laser3
      • 1.1.3 Qu'est-ce qu'un laser ?6
      • 1.1.4 Organisation du manuel7
      • 1.2 Processus de conversion d'énergie et effet laser 8
      • 1.2.1 Grandeurs énergétiques utilisées8
      • 1.2.2 Processus de conversion d'énergie9
      • 1.2.3 Obtention heuristique des équations du laser11
      • 1.2.4 Régime stationnaire : saturation et seuil13
      • 1.3 La lumière dans les cavités ("résonateurs") 15
      • 1.3.1 Modes d'une cavité fermée15
      • 1.3.2 Résonateur ouvert16
      • 1.4 L'originalité de la lumière laser 17
      • 1.4.1 Cohérence du premier ordre17
      • 1.4.1.1 Fonctions de cohérence17
      • 1.4.1.2 Cohérence temporelle et monochromaticité19
      • 1.4.1.3 Cohérence spatiale. Effet de granulation ("speckle")21
      • 1.4.2 Propriétés de directivité, "waist" d'un faisceau gaussien22
      • 1.4.3 Propriétés de focalisation22
      • 1.4.3.1 Source émissive classique22
      • 1.4.3.2 Laser émettant un faisceau gaussien (cf. partie 2)23
      • 1.4.4 Luminance spectrale des sources thermiques et des lasers24
      • 1.4.4.1 Luminance d'une source thermique (corps noir)24
      • 1.4.4.2 Luminance de lasers24
      • 1.4.5 Autres caractéristiques des lasers25
      • 1.4.5.1 Longueur d'onde d'émission des lasers, accordabilité25
      • 1.4.5.2 Propriétés statistiques des sources continues laser et thermique25
      • 1.4.5.3 Largeur spectrale des lasers27
      • 1.4.5.4 Durée des impulsions et taux de répétition ; caractéristiques extrêmes des lasers27
      • 1.5 Principaux lasers et leurs applications 28
      • 1.5.1 Principaux lasers à gaz atomiques ou moléculaires, neutres ou ionisés28
      • 1.5.1.1 Lasers moléculaires, laser à dioxyde de carbone (CO2)28
      • 1.5.1.2 Lasers à excimères29
      • 1.5.1.3 Laser à argon ionisé31
      • 1.5.1.4 Laser hélium-néon32
      • 1.5.1.5 Laser hélium-cadmium32
      • 1.5.1.6 Laser à vapeur de cuivre33
      • 1.5.1.7 Laser X à plasmas34
      • 1.5.2 Principaux lasers solides34
      • 1.5.2.1 Lasers à ions néodyme dopant un cristal YAG ou un verre amorphe35
      • 1.5.2.2 Laser à fibre dopée aux terres rares37
      • 1.5.2.3 Laser titane-saphir38
      • 1.5.2.4 Laser à rubis39
      • 1.5.2.5 Laser à centres colorés39
      • 1.5.3 Lasers semi-conducteurs40
      • 1.5.3.1 Matériaux semi-conducteurs utilisés40
      • 1.5.3.2 Structures des lasers semi-conducteurs41
      • 1.5.3.3 Applications des lasers semi-conducteurs42
      • 1.5.4 Lasers à colorants organiques43
      • 1.5.5 Lasers à électrons libres44
      • Partie 2. Cavités optiques et faisceaux laser 45
      • 2.1 Introduction aux résonateurs ouverts 45
      • 2.1.1 Différents types de résonateurs : description et définitions45
      • 2.1.2 Grandeurs caractérisant les pertes dans une cavité48
      • 2.1.2.1 Durée de vie des photons dans la cavité Tauc48
      • 2.1.2.2 Facteur de qualité d'une cavité Qc48
      • 2.1.2.3 Coefficient de pertes total d'une cavité Alphap49
      • 2.1.2.4 Relation entre Alphap et Tauc50
      • 2.1.2.5 Pertes par diffraction, nombre de Fresnel d'une cavité50
      • 2.1.2.6 Pertes par réflexion : incidence de Brewster50
      • 2.1.3 Modes transverses d'une cavité : modèle de Schawlow et Townes51
      • 2.2 Analyse des rayons paraxiaux ; stabilité des cavités 52
      • 2.2.1 Cadre de cette étude52
      • 2.2.2 Cavité laser et structure périodique de lentilles52
      • 2.2.3 Matrices de transfert ou matrices ABCD : définition53
      • 2.2.4 Matrices de transfert particulières, exemples54
      • 2.2.4.1 Propagation libre sur une distance d54
      • 2.2.4.2 Élément d'indice n et de longueur d54
      • 2.2.4.3 Dioptre plan séparant deux milieux54
      • 2.2.4.4 Lentille mince de distance focale f54
      • 2.2.4.5 Miroir sphérique concave ou convexe de rayon de courbure R55
      • 2.2.5 Matrices de transfert pour des systèmes centrés composites55
      • 2.2.5.1 Propagation libre suivie d'une lentille mince55
      • 2.2.5.2 Matrice de transfert pour le retour inverse de la lumière55
      • 2.2.5.3 Combinaison de systèmes optiques centrés56
      • 2.2.5.4 Système centré de deux lentilles minces56
      • 2.2.5.5 Fibre optique à gradient d'indice56
      • 2.2.5.6 Systèmes optiques à astigmatisme simple57
      • 2.2.6 Ondes sphériques et la loi ABCD58
      • 2.2.7 Stabilité d'une séquence périodique59
      • 2.2.7.1 Valeurs propres de la matrice de transfert60
      • 2.2.7.2 Matrices vecteurs propres de la matrice de transfert60
      • 2.2.7.3 Condition de stabilité d'une cavité en optique géométrique60
      • 2.2.8 Stabilité des cavités linéaires simples à deux miroirs61
      • 2.2.8.1 Condition et diagramme de stabilité61
      • 2.2.8.2 Cavités particulières62
      • 2.2.8.3 Détermination géométrique de la stabilité à partir des cercles de Deschamps62
      • 2.2.8.4 Étude de la stabilité par solution graphique63
      • 2.2.9 Stabilité des cavités linéaires complexes : méthode générale63
      • 2.2.10 Cavités instables64
      • 2.2.10.1 Bases de l'étude des cavités instables64
      • 2.2.10.2 Intérêt et applications des cavités instables65
      • 2.3 Faisceaux gaussiens. Propagation. Transformation 66
      • 2.3.1 Diffraction dans l'approximation de Fresnel66
      • 2.3.2 Onde sphérique gaussienne67
      • 2.3.3 Propagation d'une onde sphérique gaussienne (Huygens-Fresnel)68
      • 2.3.4 Rayon de courbure complexe et loi ABCD69
      • 2.3.4.1 Propagation sur une distance d69
      • 2.3.4.2 Lentille mince de focale f69
      • 2.3.4.3 Utilisation des matrices de transfert69
      • 2.3.5 Propriétés des faisceaux gaussiens70
      • 2.3.6 Adaptation et focalisation des faisceaux gaussiens71
      • 2.4 Mode fondamental gaussien des cavités stables 73
      • 2.4.1 Utilisation de la loi ABCD73
      • 2.4.2 Cavité simple à deux miroirs : structure du faisceau74
      • 2.4.3 Cavité simple à deux miroirs : fréquence des modes TEM0076
      • 2.4.4 Cavité quelconque : structure des faisceaux, fréquences des modes TEM0076
      • 2.5 Équations de helmholtz et modes d'une cavité 78
      • 2.5.1 Équation d'onde paraxiale78
      • 2.5.2 Mode fondamental gaussien TEM0079
      • 2.5.3 Modes gaussiens rectangulaires d'ordres supérieurs80
      • 2.5.4 Modes Hermite-gaussiens dans une cavité à deux miroirs81
      • 2.5.4.1 Position et dimension du waist81
      • 2.5.4.2 Fréquence du mode81
      • 2.5.4.3 Spectre de fréquences81
      • 2.5.5 Modes gaussiens cylindriques d'ordres supérieurs ("Laguerre-gaussiens")82
      • 2.5.6 Propagation des faisceaux multimode84
      • 2.5.6.1 Facteur M284
      • 2.5.6.2 Généralisation à un faisceau astigmatique simple86
      • Partie 3. Interaction matière-rayonnement 87
      • 3.1 Coefficients d'einstein. Sections efficaces 87
      • 3.1.1 Populations ; émission spontanée, durées de vie87
      • 3.1.2 Largeur naturelle et élargissement homogène d'une transition89
      • 3.1.3 Absorption et émission stimulée, sections efficaces91
      • 3.1.3.1 Absorption, définitions91
      • 3.1.3.2 Émission stimulée, définitions91
      • 3.1.3.3 Sections efficaces d'absorption et d'émission stimulée92
      • 3.1.3.4 Excitation non monochromatique, excitation en bande large93
      • 3.1.4 Calcul des coefficients d'Einstein, quantification du champ94
      • 3.1.4.1 Émission dipolaire électrique94
      • 3.1.4.2 Absorption95
      • 3.1.4.3 Relations générales entre coefficients d'Einstein96
      • 3.1.4.4 Relations entre coefficients d'Einstein dans le cas d'un rayonnement isotrope97
      • 3.2 Coefficient d'amplification et susceptibilité 98
      • 3.2.1 Coefficient d'amplification et différence de population98
      • 3.2.1.1 Différence de population98
      • 3.2.1.2 Coefficient d'amplification, coefficient d'absorption, gain99
      • 3.2.2 Susceptibilité complexe et dispersion101
      • 3.2.2.1 Relation entre dispersion et amplification101
      • 3.2.2.2 Cas du milieu à élargissement homogène lorentzien102
      • 3.3 Phénomène de saturation en régime stationnaire 103
      • 3.3.1 Calcul de la différence de population103
      • 3.3.2 Saturation de la différence de population ; intensité de saturation104
      • 3.3.3 Variation de l'intensité de l'onde se propageant dans le milieu105
      • 3.3.4 Paramètre de saturation ; variation spectrale de la différence de population106
      • 3.3.5 Variation spectrale des coefficients d'amplification saturée et non saturée107
      • 3.4 Milieux à élargissement inhomogène 108
      • 3.4.1 Définition d'un milieu à élargissement homogène108
      • 3.4.2 Profil gaussien, effet Doppler ; ions dopant une matrice cristalline109
      • 3.4.2.1 Élargissement par effet Doppler dans les gaz109
      • 3.4.2.2 Ions actifs dopant une matrice cristalline ou amorphe110
      • 3.4.3 Coefficient d'amplification non saturée111
      • 3.4.4 Creusement spectral ("hole burning spectral")112
      • 3.4.5 Coefficient d'amplification saturée114
      • Partie 4. Oscillation laser 117
      • 4.1 Équation d'évolution de la différence de population dans un milieu amplificateur 117
      • 4.1.1 Approximation des équations de débit ; cas général117
      • 4.1.2 Système à trois niveaux118
      • 4.1.3 Système à quatre niveaux119
      • 4.1.4 Équation standard : première équation de Statz et DeMars119
      • 4.1.5 Mécanismes de pompage du milieu amplificateur120
      • 4.2 Équation d'évolution de l'intensité dans une cavité laser 122
      • 4.2.1 Hypothèses de départ et approximations122
      • 4.2.2 Équation d'évolution de l'intensité dans une cavité amplificatrice122
      • 4.2.3 Régime stationnaire : seuil d'oscillation laser123
      • 4.2.4 Milieu à élargissement homogène : différence de population au seuil123
      • 4.2.5 Équation d'évolution de l'intensité pour un milieu à élargissement homogène124
      • 4.3 Résolution des équations de statz et demars 124
      • 4.3.1 Cas général ; cas particuliers124
      • 4.3.2 Validité pour les différents régimes impulsionnels du laser125
      • 4.4 Équations du laser en régime stationnaire 126
      • 4.4.1 Conditions de gain pour l'oscillation laser en élargissement homogène126
      • 4.4.1.1 Laser en anneau à gain fort126
      • 4.4.1.2 Laser linéaire à gain fort ; analyse de Rigrod127
      • 4.4.2 Pompage et puissance pour les systèmes à trois et quatre niveaux128
      • 4.4.2.1 Lasers à système fermé à trois niveaux128
      • 4.4.2.2 Lasers à système fermé à quatre niveaux ; comparaison des deux systèmes129
      • 4.4.3 Saturation du gain et intensité dans la cavité en régime stationnaire130
      • 4.5 Modèle de la cavité active (théorie semi-classique) 132
      • 4.5.1 Champ électrique dans le milieu amplificateur132
      • 4.5.2 Conditions du régime stationnaire pour un laser à cavité linéaire132
      • 4.5.3 Conditions du régime stationnaire pour un laser à cavité en anneau134
      • 4.5.4 Modes des cavités passive et active. "Frequency pulling"135
      • Partie 5. Régimes de fonctionnement des lasers 137
      • 5.1 Fonctionnement continu d'un laser en milieu à élargissement homogène 137
      • 5.1.1 Fonctionnement monomode137
      • 5.1.2 Puissance et couplage optimal de sortie139
      • 5.1.2.1 Intensité de sortie d'un laser à faibles pertes139
      • 5.1.2.2 Couplage optimal de sortie d'un laser à faibles pertes et à fortes pertes140
      • 5.1.2.3 Évolution de la puissance au voisinage du seuil142
      • 5.1.3 Creusement spatial en cavité linéaire ("hole burning spatial")143
      • 5.1.3.1 Interférences et saturation143
      • 5.1.3.2 Bilan en énergie. Puissance de sortie144
      • 5.1.4 Fonctionnement multimode en cavité linéaire145
      • 5.1.5 Largeur spectrale d'un laser monomode continu146
      • 5.1.5.1 Rétrécissement spectral des modes en régime stationnaire146
      • 5.1.5.2 Sources de bruit dans un laser147
      • 5.1.5.3 Bruit de phase dans une cavité laser147
      • 5.1.5.4 Spectre du champ laser. Formule de Schawlow-Townes. Cas des lasers à gaz148
      • 5.1.5.5 Cas des diodes lasers. Formule de Schawlow-Townes modifiée149
      • 5.2 Fonctionnement continu d'un laser en milieu à élargissement inhomogène 151
      • 5.2.1 Application des conditions d'oscillation ; fonctionnement multimode151
      • 5.2.2 Puissance de sortie pour un mode donné152
      • 5.2.3 Compétition de modes : insuffisance du modèle des équations de débit152
      • 5.2.4 Cas spécifique des lasers à gaz156
      • 5.2.4.1 Creusement spectral dans une cavité linéaire (hole burning spectral)153
      • 5.2.4.2 Lamb dip dans les lasers à gaz154
      • 5.2.4.3 Lamb dip inverse154
      • 5.2.5 Creusement spatial dans les milieux à élargissement inhomogène155
      • 5.3 Sélection d'un mode (cas homogène et inhomogène) 155
      • 5.3.1 Différentes techniques pour rendre un laser monomode155
      • 5.3.2 Stabilisation en fréquence d'un laser158
      • 5.4 Fonctionnement relaxé 159
      • 5.4.1 Régimes transitoires. Perturbations du régime stationnaire159
      • 5.4.2 Description en régime monomode. Oscillations de relaxation159
      • 5.4.3 Modèle perturbatif, oscillations sinusoïdales amorties161
      • 5.4.4 Fonctionnement relaxé en régime multimode162
      • 5.4.5 Suppression du régime relaxé162
      • 5.5 Fonctionnement déclenché ("Q-switching") 163
      • 5.5.1 Principe de la technique de déclenchement163
      • 5.5.2 Méthodes de déclenchement164
      • 5.5.2.1 Déclenchement actif par un miroir ou un prisme tournant164
      • 5.5.2.2 Déclenchement actif par un modulateur électro-optique ("MEO")164
      • 5.5.2.3 Déclenchement actif par un modulateur acousto-optique ("MAO")165
      • 5.5.2.4 Déclenchement passif par un absorbant saturable166
      • 5.5.2.5 Déclenchement passif par un film absorbant mince166
      • 5.5.3 Théorie du déclenchement actif167
      • 5.5.3.1 Phase de pompage167
      • 5.5.3.2 Démarrage de l'impulsion167
      • 5.5.3.3 Crête de l'impulsion167
      • 5.5.3.4 Extinction et profil temporel des impulsions169
      • 5.5.4 Synchronisation par injection170
      • 5.6 Fonctionnement en modes bloqués ("mode locking") 171
      • 5.6.1 Principe de la technique de verrouillage de modes en phase171
      • 5.6.1.1 Bases de l'étude du fonctionnement en modes bloqués171
      • 5.6.1.2 Propriétés temporelle et spectrale des impulsions172
      • 5.6.1.3 Propriétés des impulsions et transformation de Fourier173
      • 5.6.2 Méthodes de blocage de modes174
      • 5.6.2.1 Blocage de modes actif par modulation d'amplitude (AM)174
      • 5.6.2.2 Blocage de modes actif par modulation de fréquence (FM)175
      • 5.6.2.3 Blocage de modes passif175
      • 5.6.3 Exemples de lasers à modes bloqués176
      • 5.6.4 Traitement et application des impulsions ultra brèves femtoseconde177
      • 5.6.4.1 Amplification à dérive de fréquences ("chirped pulse amplification, CPA")177
      • 5.6.4.2 Façonnage d'impulsions laser femtosecondes et contrôle cohérent178
      • 5.6.4.3 Peigne de fréquences179
      • Partie 6. Équations de Bloch et Bloch-Maxwell, application aux lasers 181
      • 6.1 Équations de bloch pour un atome à deux niveaux 181
      • 6.1.1 Interaction avec un champ cohérent quasi-résonnant : fréquence de Rabi181
      • 6.1.2 Modèle utilisant la matrice densité183
      • 6.1.2.1 Matrice densité, équations d'évolution183
      • 6.1.2.2 Cohérences lentement variables, équations d'évolution184
      • 6.1.3 Formalisme de Bloch, équations et vecteur de Bloch185
      • 6.1.4 Équations de Bloch optiques pour un atome à deux niveaux187
      • 6.2 Équations de bloch optiques d'un système à 4 niveaux 189
      • 6.2.1 Équations d'évolution de la matrice densité189
      • 6.2.2 Réponse stationnaire du système à l'onde laser190
      • 6.2.2.1 Réponse en l'absence d'onde laser190
      • 6.2.2.2 Réponse en présence de l'onde laser190
      • 6.2.2.3 Phénomène de saturation190
      • 6.2.2.4 Susceptibilité complexe et vecteur de Bloch191
      • 6.2.3 Lien avec les coefficients d'Einstein192
      • 6.3 Équations de bloch-maxwell du laser 193
      • 6.3.1 Équation d'évolution de la polarisation193
      • 6.3.2 Équation d'évolution de la différence de population193
      • 6.3.3 Équation d'évolution du champ électrique193
      • 6.3.4 Interprétation des équations de Bloch-Maxwell194
      • 6.3.5 Régime stationnaire195
      • 6.3.6 Régime transitoire, classification des lasers195
      • Partie 7. Introduction à l'optique non linéaire 197
      • 7.1 Introduction à l'étude de l'optique non linéaire 197
      • 7.1.1 Généralités197
      • 7.1.2 Description des principaux processus non linéaires du second ordre199
      • 7.1.2.1 Génération du deuxième harmonique (doublage de fréquence, "SHG")199
      • 7.1.2.2 Génération des fréquences somme ("SFG") et différence ("DFG")200
      • 7.1.2.3 Génération et oscillation paramétrique optique (OPO)201
      • 7.1.2.4 Notation conventionnelle pour la susceptibilité X(2)202
      • 7.1.2.5 Génération d'harmoniques élevées avec des cristaux non linéaires du 2nd ordre202
      • 7.1.3 Description des principaux processus non linéaires du troisième ordre203
      • 7.1.3.1 Polarisation non linéaire du troisième ordre203
      • 7.1.3.2 Notation conventionnelle pour la susceptibilité X(3)203
      • 7.1.3.3 Génération du troisième harmonique203
      • 7.1.3.4 Diffusions Raman et Brillouin stimulées, absorption à deux photons205
      • 7.1.3.5 Absorption saturable et bistabilité optique207
      • 7.2 Polarisation et susceptibilités non linéaires 208
      • 7.2.1 Nature tensorielle de la susceptibilité linéaire208
      • 7.2.2 Susceptibilité non linéaire du second ordre208
      • 7.2.2.1 Génération du second harmonique et classes cristallines208
      • 7.2.2.2 Génération du second harmonique et matrice contractée de la susceptibilité210
      • 7.2.2.3 Mélange de fréquences (frequency mixing, SFG, DFG, OPO)213
      • 7.2.2.4 Coefficient effectif d pour une configuration géométrique donnée214
      • 7.2.3 Susceptibilités non linéaires d'ordre supérieur214
      • 7.2.3.1 Cas général214
      • 7.2.3.2 Génération du troisième harmonique (THG)215
      • 7.3 Propagation dans un milieu non linéaire ; relations de manley-rowe 216
      • 7.3.1 Équation de propagation pour des ondes planes colinéaires216
      • 7.3.2 Équations de propagation pour le mélange à trois ondes216
      • 7.3.3 Flux d'énergie et amplitudes réduites217
      • 7.3.4 Relations de Manley-Rowe pour les flux d'énergie218
      • 7.4 Accord de phase en optique non linéaire 219
      • 7.4.1 Accord de phase et longueur de cohérence219
      • 7.4.2 Mélange à trois ondes colinéaires et non colinéaires220
      • 7.4.3 Généralisation au mélange à quatre ondes220
      • 7.5 Non linéarité du second ordre : obtention de l'accord de phase dans les milieux biréfringents 221
      • 7.5.1 Effet du désaccord de phase pour le doublage de fréquence221
      • 7.5.1.1 Ondes planes et rendement de conversion faible221
      • 7.5.1.2 Rendement à l'accord de phase et pour une conversion importante222
      • 7.5.1.3 Doublage de fréquence par un faisceau gaussien focalisé223
      • 7.5.2 Rappels utiles sur les milieux optiques biréfringents ; cristaux uniaxes224
      • 7.5.3 Accord de phase dans un cristal uniaxe pour le doublage de fréquence226
      • 7.5.3.1 Accord de phase de type I dans un cristal uniaxe négatif226
      • 7.5.3.2 Généralisation de l'accord de phase dans un cristal uniaxe228
      • 7.5.4 Cristaux à quasi-accord de phase230
      • 7.5.5 Doublage de fréquence dans une cavité résonnante passive ou active231
      • 7.5.6 Généralisation au mélange de fréquences233
      • 7.6 Amplification et oscillation paramétriques 235
      • 7.6.1 Description des méthodes et hypothèses d'études235
      • 7.6.2 Gain de l'amplification paramétrique237
      • 7.6.3 Oscillateur paramétrique doublement résonnant ("DROPO")238
      • 7.6.3.1 Équations des amplitudes des ondes signal et complémentaire238
      • 7.6.3.2 Gain et intensité du faisceau pompe au seuil de l'oscillation paramétrique239
      • 7.6.3.3 Puissance de sortie et saturation de la pompe239
      • 7.6.4 Oscillateur paramétrique simplement résonnant ("SROPO")241
      • 7.6.5 Accord de phase et réglage spectral dans les oscillateurs paramétriques242
      • 7.6.5.1 Condition d'accord de phase colinéaire dans un cristal uniaxe242
      • 7.6.5.2 Quasi-accord de phase242
      • 7.6.5.3 Variation des fréquences signal et complémentaire de l'oscillation paramétrique242
      • 7.6.5.4 Influence des modes de la cavité et largeurs spectrales dans les OPO244
      • 7.7 Conjugaison de phase optique non linéaire 245
      • 7.7.1 Définition de la conjugaison de phase ("Optical Phase Conjugation")245
      • 7.7.2 Principe de la conjugaison de phase par mélange dégénéré à quatre ondes247
      • 7.7.3 Résultats théoriques dans les conditions expérimentales usuelles249
      • 7.7.4 Résonateurs optiques avec des miroirs à conjugaison de phase252
      • 7.7.5 Loi ABCD et résonateurs à conjugaison de phase optique253
      • 7.7.6 Quelques applications pratiques de la conjugaison de phase optique255
      • 7.8 Solitons optiques 258
      • 7.8.1 Les solitons en physique258
      • 7.8.2 Les solitons en optique259
      • 7.8.2.1 Solitons temporels259
      • 7.8.2.2 Solitons spatiaux262
      • 7.8.3 Les solitons optiques temporels263
      • 7.8.3.1 Dispersion d'un paquet d'ondes au cours de la propagation263
      • 7.8.3.2 Compensation de la dispersion linéaire par l'effet Kerr non linéaire : solitons264
      • 7.8.4 Les solitons temporels dans les fibres optiques267
      • 7.8.4.1 Propagation du soliton fondamental dans une fibre non absorbante267
      • 7.8.4.2 Propagation du soliton fondamental dans une fibre légèrement absorbante268
      • 7.8.4.3 Compensation des pertes par des amplificateurs à fibres269
      • 7.8.5 Création des impulsions solitons et méthodes expérimentales271
      • 7.9 Compléments sur les susceptibilités non linéaires dans le modèle classique de l'oscillateur anharmonique 273
      • 7.9.1 Milieux non centrosymétriques ; susceptibilité non linéaire du 2ème ordre273
      • 7.9.1.1 Équation de l'oscillateur anharmonique273
      • 7.9.1.2 Solution perturbative274
      • 7.9.1.3 Règle de Miller pour les susceptibilités du second ordre275
      • 7.9.2 Milieux centrosymétriques ; susceptibilité non linéaire du 3ème ordre275
      • 7.9.3 Calcul quantique des susceptibilités276
      • Partie 8. Textes et corrigés d'exercices 277
      • 8.1 Textes d'exercices sur la partie 1 277
      • 8.1.1 Modes du champ électromagnétique dans les résonateurs fermés et ouverts277
      • 8.1.2 Lampe spectrale, lasers à colorant continu et impulsionnel278
      • 8.1.3 Impulsion laser : distribution spectrale et degré de cohérence complexe278
      • 8.1.4 Mesure de la distance Terre-Lune avec un laser à impulsions brèves279
      • 8.2 Textes d'exercices sur la partie 2 279
      • 8.2.1 Pertes dans une cavité optique279
      • 8.2.2 Cavité laser symétrique à 4 miroirs280
      • 8.2.3 Cavité à deux miroirs, concave et convexe280
      • 8.2.4 Cavité instable à deux miroirs convexes de même rayon280
      • 8.2.5 Énergie dans un faisceau gaussien281
      • 8.2.6 Mesure de la divergence d'un faisceau gaussien281
      • 8.2.7 Formules de conjugaison et de grandissement pour un faisceau gaussien282
      • 8.2.8 Cavité d'un laser hélium-néon282
      • 8.2.9 Modes TEM00 et TEM70 d'une cavité symétrique à deux miroirs282
      • 8.2.10 Modes TEM00 d'une cavité en anneau symétrique à trois miroirs283
      • 8.3 Textes d'exercices sur la partie 3 283
      • 8.3.1 Atome sous rayonnement thermique283
      • 8.3.2 Émission induite dans une vapeur atomique284
      • 8.3.3 Atome en interaction avec un rayonnement284
      • 8.3.4 Émission et absorption dans un cristal de rubis. Phénomène de saturation285
      • 8.3.5 Inversion de population dans un système à trois niveaux286
      • 8.3.6 Mesure du gain pour un laser hélium-xénon286
      • 8.3.7 Système à 4 niveaux287
      • 8.3.8 Élargissements homogène et inhomogène288
      • 8.3.9 Creusement spectral (hole burning spectral) dans une vapeur de sodium288
      • 8.3.10 Amplificateur de gaz CO2289
      • 8.3.11 Saturation dans un cristal Nd:YLF (Nd:LiYF4)290
      • 8.4 Textes d'exercices sur la partie 4 291
      • 8.4.1 Équations du laser et fonctionnement continu291
      • 8.4.2 Établissement du régime stationnaire d'un laser monomode292
      • 8.4.3 Laser en onde progressive et en onde quasi stationnaire ; creusement spatial293
      • 8.4.4 Lasers continus à gain élevé294
      • 8.4.5 Laser continu hélium-néon295
      • 8.5 Textes d'exercices sur la partie 5 296
      • 8.5.1 Fonctionnement multimode d'un laser hélium-cadmium296
      • 8.5.2 Laser en fonctionnement déclenché actif ("Q-switch actif")296
      • 8.5.3 Laser en fonctionnement relaxé297
      • 8.5.4 Laser en fonctionnement déclenché passif ("Q-switch passif")298
      • 8.6 Textes d'exercices sur la partie 6 299
      • 8.6.1 Équations de Bloch optiques pour un atome à deux niveaux de Rydberg299
      • 8.7 Textes d'exercices sur la partie 7 299
      • 8.7.1 Coefficient non linéaire effectif du second ordre299
      • 8.7.2 Doublage de fréquence dans un cristal de tellure300
      • 8.7.3 Triplage de fréquence dans un gaz301
      • 8.7.4 Sommation de fréquences (SFG)302
      • 8.7.5 Génération d'une radiation IR par différence de fréquences (DFG)303
      • 8.7.6 Oscillateur paramétrique doublement résonnant304
      • 8.8 Corrigés succincts des exercices 306
      • 8.8.1 Corrigés des exercices sur la partie 1306
      • 8.8.1.1 Modes dans les résonateurs fermés et ouverts306
      • 8.8.1.2 Lampe spectrale, lasers à colorant continu et impulsionnel306
      • 8.8.1.3 Impulsion laser : distribution spectrale, degré de cohérence complexe306
      • 8.8.1.4 Mesure de la distance Terre-Lune avec un laser à impulsions brèves307
      • 8.8.2 Corrigés des exercices sur la partie 2307
      • 8.8.2.1 Pertes dans une cavité optique307
      • 8.8.2.2 Cavité laser symétrique à 4 miroirs308
      • 8.8.2.3 Cavité à deux miroirs, concave et convexe308
      • 8.8.2.4 Cavité instable à deux miroirs convexes de même rayon309
      • 8.8.2.5 Énergie dans un faisceau gaussien309
      • 8.8.2.6 Mesure de la divergence d'un faisceau gaussien310
      • 8.8.2.7 Formules de conjugaison et de grandissement d'un faisceau gaussien310
      • 8.8.2.8 Cavité d'un laser hélium-néon311
      • 8.8.2.9 Modes TEM00 et TEM70 d'une cavité symétrique à deux miroirs311
      • 8.8.2.10 Modes TEM00 d'une cavité en anneau symétrique à trois miroirs312
      • 8.8.3 Corrigés des exercices sur la partie 3313
      • 8.8.3.1 Atome sous rayonnement thermique313
      • 8.8.3.2 Émission induite dans une vapeur atomique313
      • 8.8.3.3 Atome en interaction avec un rayonnement314
      • 8.8.3.4 Émission et absorption dans un cristal de rubis. Phénomène de saturation315
      • 8.8.3.5 Inversion de population dans un système à trois niveaux316
      • 8.8.3.6 Mesure du gain pour un laser hélium-xénon317
      • 8.8.3.7 Système à 4 niveaux317
      • 8.8.3.8 Élargissements homogène et inhomogène318
      • 8.8.3.9 Creusement spectral dans une vapeur de sodium319
      • 8.8.3.10 Amplificateur de gaz CO2320
      • 8.8.3.11 Saturation dans un cristal Nd:YLF (Nd:LiYF4)321
      • 8.8.4 Corrigés des exercices sur la partie 4322
      • 8.8.4.1 Équations du laser et fonctionnement continu322
      • 8.8.4.2 Établissement du régime stationnaire d'un laser monomode322
      • 8.8.4.3 Laser en onde progressive et en onde quasi stationnaire : creusement spatial323
      • 8.8.4.4 Lasers continus à gain élevé324
      • 8.8.4.5 Laser continu hélium-néon325
      • 8.8.5 Corrigés des exercices sur la partie 5326
      • 8.8.5.1 Fonctionnement multimode d'un laser hélium-cadmium326
      • 8.8.5.2 Laser en fonctionnement déclenché actif327
      • 8.8.5.3 Laser en fonctionnement relaxé328
      • 8.8.5.4 Laser en fonctionnement déclenché passif328
      • 8.8.6 Corrigés des exercices sur la partie 6330
      • 8.8.6.1 Équations de Bloch optiques pour un atome à deux niveaux de Rydberg330
      • 8.8.7 Corrigés des exercices sur la partie 7331
      • 8.8.7.1 Coefficient non linéaire effectif du second ordre331
      • 8.8.7.2 Doublage de fréquence dans un cristal de tellure332
      • 8.8.7.3 Triplage de fréquence dans un gaz333
      • 8.8.7.4 Sommation de fréquences333
      • 8.8.7.5 Génération d'une radiation IR par différence de fréquences334
      • 8.8.7.6 Oscillateur paramétrique doublement résonnant335
      • Partie 9. Textes et corrigés de problèmes 337
      • 9.1 Textes de problèmes en optique des lasers 337
      • 9.1.1 Laser chimique oxygène-iode à télescope intra-cavité337
      • 9.1.2 Laser à fibre optique monomode amplificatrice338
      • 9.1.3 Laser Nd:YAG monomode pompé par un laser diode340
      • 9.1.4 Laser Nd:YVO4 continu en anneau341
      • 9.1.5 Diode laser à cavité externe (réseau en configuration Littrow)343
      • 9.2 Textes de problèmes en physique des lasers 345
      • 9.2.1 Fonctionnement d'un laser diode GaAs/AlGaAs345
      • 9.2.2 Laser Yb:YAG "tout solide" (Lambda = 1030 nm)348
      • 9.2.3 Laser à argon ionisé à étalon Fabry-Perot interne351
      • 9.2.4 Laser à dioxyde de carbone353
      • 9.2.5 Laser linéaire impulsionnel à vapeur de cuivre354
      • 9.2.6 Fonctionnement continu d'un laser à cristal de Cr2+:ZnSe356
      • 9.2.7 Variation temporelle d'une impulsion dans un laser déclenché358
      • 9.2.8 Fonctionnements d'un laser saphir-titane (Ti3+:Al2O3)359
      • 9.2.9 Laser à injection362
      • 9.2.10 Déclenchement répétitif d'un laser365
      • 9.2.11 Gyromètre laser hélium-néon à 633 nm366
      • 9.2.12 Amplification d'une impulsion lumineuse très brève369
      • 9.2.13 Suppression des oscillations de relaxation dans un laser Cr;Tm:YAG370
      • 9.3 Textes de problèmes en optique non linéaire 373
      • 9.3.1 Production du 5ème harmonique d'un laser Nd:YAG dans un cristal de KDP373
      • 9.3.2 Doublage de fréquence (SHG) dans un cristal de ZnGeP2375
      • 9.3.3 Oscillateur paramétrique LiNbO3 simplement résonnant (SROPO)378
      • 9.3.4 "Up-conversion" dans un cristal organique382
      • 9.4 Corrigés des problèmes en optique des lasers 384
      • 9.4.1 Corrigé du problème 9.1.1384
      • 9.4.2 Corrigé du problème 9.1.2384
      • 9.4.3 Corrigé du problème 9.1.3385
      • 9.4.4 Corrigé du problème 9.1.4387
      • 9.4.5 Corrigé du problème 9.1.5388
      • 9.5 Corrigés des problèmes en physique des lasers 389
      • 9.5.1 Corrigé du problème 9.2.1389
      • 9.5.2 Corrigé du problème 9.2.2390
      • 9.5.3 Corrigé du problème 9.2.3391
      • 9.5.4 Corrigé du problème 9.2.4393
      • 9.5.5 Corrigé du problème 9.2.5394
      • 9.5.6 Corrigé du problème 9.2.6395
      • 9.5.7 Corrigé du problème 9.2.7396
      • 9.5.8 Corrigé du problème 9.2.8396
      • 9.5.9 Corrigé du problème 9.2.9398
      • 9.5.10 Corrigé du problème 9.2.10399
      • 9.5.11 Corrigé du problème 9.2.11400
      • 9.5.12 Corrigé du problème 9.2.12401
      • 9.5.13 Corrigé du problème 9.2.13402
      • 9.6 Corrigés des problèmes en optique non linéaire 404
      • 9.6.1 Corrigé du problème 9.3.1404
      • 9.6.2 Corrigé du problème 9.3.2406
      • 9.6.3 Corrigé du problème 9.3.3407
      • 9.6.4 Corrigé du problème 9.3.4409
      • Index des parties 1-7 411
      • Liste des figures 417
      • Liste des tableaux 427

  • Origine de la notice:
    • BNF

  • Disponible - 535.2 DEL

    Niveau 2 - Sciences

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