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Introduction à l'optique non-linéaire, qui correspond au régime d'interaction laser-matière que l'on peut explorer à l'aide de lasers intenses, comme par exemple les lasers femtosecondes.
Syllabus :
1. De l'optique lineaire à l'optique non-lineaire
- Introduction
- Modèle simple de la susceptibilité linéaire
- Absorption et indice de réfraction
- Introduction à l'optique non-linéaire
- Calcul numérique avec Scilab
2. Transformation de Fourier
- Des séries aux transformées de Fourier
- Analyse de Fourier d'un signal sonore
- Quelques propriétés utiles
- Calcul numérique: Transformées de Fourier discrètes avec Scilab
- Transformée de Fourier d'une Gaussienne
- Démonstration de la Relation d'incertitudes
3. Propagation en régime linéaire (domaine temporel)
- Equation de propagation dans l'espace de Fourier
- Dispersion d'une impulsion brève
- Illustration expérimentale: Mesures de délais
- Illustration expérimentale: Mesures de dispersion
- Effet de phase spectrale
4. Propagation en régime linéaire (domaine spatial)
- Propagation d'un faisceau lumineux monochromatique
5. Propagation en régime non-linéaire
- Cas d'une superposition d'ondes monochromatiques
- Impulsions ultrabrèves: approximation de l'onde lentement variable
- Equation de propagation non-linéaire dans le domaine temporel
- Méthode du pas fractionné
- Importance de la symétrie
6. Doublage de fréquence
- Processus non-linéaire du deuxième ordre
- Seconde harmonique en régime de faible conversion
- Optique linéaire dans les milieux anisotropes
- Accord de phase par biréfringence
- Illustration expérimentale
- Quasi accord de phase
7. Mélange à trois ondes
- Addition et différence de fréquences
- Amplification paramétrique
- Accord de phase par biréfringence
- Brève incursion dans le monde de l'optique quantique
- Illustration expérimentale: Amplification Paramétrique Optique
- SHG en regime fort
8. Effet Kerr optique
- Processus non-linéaires du troisième ordre
- Equation de propagation non-linéaire
- Domaine spatial
- Domaine temporel
- Equation de Schrödinger non-linéaire
- Cascading
9. Autres effets non-linéaires du troisième ordre
- Saturation d'absorption
- Absorption à deux photons
- Fluorescence par excitation à deux photons
- Génération de troisième harmonique (onde plane)
- THG en géométrie focalisée
- Illustration expérimentale: Microscopie non-linéaire
10. Lasers femtosecondes
- Principe de base d'un oscillateur femtoseconde
- Relation avec les solitons
- Peignes de fréquences
- Systèmes amplifiés
