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.
Optique non-linéaire
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Неделя
12 ч. на завершение
De l'optique lineaire à l'optique non-lineaire
Après une brève description de l’origine microscopique de la réponse linéaire d’un matériau, ce chapitre introduira l’origine physique de l’absorption et de l’indice de réfraction. On montrera ensuite comment un régime d’excitation plus élevé impose de sortir du cadre d’une réponse strictement linéaire. Enfin, une introduction au langage Scilab permettra de disposer d’un outil de calcul numérique qui sera utilisé dans toute la suite du cours.
11 видео ((всего 90 мин.)), 2 материалов для самостоятельного изучения, 1 тест
11 видео
Introduction2мин
Modèle simple de la susceptibilité linéaire (1/2)8мин
Modèle simple de la susceptibilité linéaire (2/2)14мин
Absorption et indice de réfraction (1/3)8мин
Absorption et indice de réfraction (2/3)5мин
Absorption et indice de réfraction (3/3)11мин
Introduction à l'optique non-linéaire (1/2)7мин
Introduction à l'optique non-linéaire (2/2)7мин
Calcul numérique avec Scilab (1/3)9мин
Calcul numérique avec Scilab (2/3)6мин
Calcul numérique avec Scilab (3/3)7мин
2 материала для самостоятельного изучения
Documents Complémentaires 10мин
Programme Scilab10мин
1 практическое упражнение
De l'optique lineaire à l'optique non-lineaire16мин
Неделя
23 ч. на завершение
Transformation de Fourier
On introduira successivement les séries et les transformées de Fourier. L’analyse de Fourier d’un signal sonore nous permettra d’illustrer un certain nombre de propriétés utiles comme par exemple la relation entre largeur temporelle et largeur spectrale, qui sera approfondie en TD. On introduira également des notions importantes comme le retard de groupe et la dérive de fréquence. Enfin, la transformée de Fourier discrète permettra d’illustrer ces notions de manière numérique.
10 видео ((всего 115 мин.)), 2 материалов для самостоятельного изучения, 1 тест
10 видео
Des séries aux transformées de Fourier (2/2)5мин
Analyse de Fourier d'un signal sonore (1/3)7мин
Analyse de Fourier d'un signal sonore (2/3)7мин
Analyse de Fourier d'un signal sonore (3/3)8мин
Quelques propriétés utiles14мин
Calcul numérique: Transformées de Fourier discrètes avec Scilab (1/2)10мин
Calcul numérique: Transformées de Fourier discrètes avec Scilab (2/2)10мин
Transformée de Fourier d'une Gaussienne23мин
Démonstration de la Relation d'incertitudes15мин
2 материала для самостоятельного изучения
Documents Complémentaires 10мин
Enonces TD: Transformée de Fourier de la Gaussienne et Démonstration de la Relation d'incertitudes10мин
1 практическое упражнение
Transformation de Fourier18мин
Неделя
32 ч. на завершение
Propagation en régime linéaire (domaine temporel)
On établira l’équation de propagation en régime linéaire à partir des équations de Maxwell, puis on discutera plus en détail le cas particulier d’une onde plane. On étudiera ainsi la propagation d’une impulsion brève, dominée par la dispersion chromatique de l’indice de réfraction. Le rôle central joué par la phase spectrale sera illustrée en TD et par des expériences d’interférométrie.
8 видео ((всего 70 мин.)), 3 материалов для самостоятельного изучения, 2 тестов
8 видео
Equation de propagation dans l'espace de Fourier (2/2)8мин
Dispersion d'une impulsion brève (1/3)11мин
Dispersion d'une impulsion brève (2/3)14мин
Dispersion d'une impulsion brève (3/3)10мин
Illustration expérimentale: Mesures de délais4мин
Illustration expérimentale: Mesures de dispersion1мин
Effet de phase spectrale11мин
3 материала для самостоятельного изучения
Documents Complémentaires 10мин
Illustration Expérimentale 10мин
Enoncé TD3 "Effet de la phase spectrale"10мин
2 практического упражнения
Propagation en régime linéaire (domaine temporel) (partie 1/2)8мин
Propagation en régime linéaire (domaine temporel) (partie 2/2)10мин
Неделя
41 ч. на завершение
Propagation en régime linéaire (domaine spatial)
Ce chapitre est consacré au cas particulier d’un faisceau monochromatique, ce qui permet d’étudier en détail l’évolution du profil spatial au cours de la propagation dans le cadre de l’approximation paraxiale. On développera notamment l’analogie spatio-temporelle, qui permettra de faire le parallèle entre la diffraction d’un faisceau lumineux et la dispersion d’une impulsion brève.
5 видео ((всего 39 мин.)), 1 материал для самостоятельного изучения, 2 тестов
5 видео
Propagation d'un faisceau lumineux monochromatique (2/5)9мин
Propagation d'un faisceau lumineux monochromatique (3/5)9мин
Propagation d'un faisceau lumineux monochromatique (4/5)7мин
Propagation d'un faisceau lumineux monochromatique (5/5)3мин
1 материал для самостоятельного изучения
Documents Complémentaires10мин
2 практического упражнения
Propagation en régime linéaire (domaine spatial) (partie 1/2)8мин
Propagation en régime linéaire (domaine spatial) (partie 2/2)10мин
Неделя
51 ч. на завершение
Propagation en régime non-linéaire
On aborde ici le régime non-linéaire, qui sera traité tout d’abord dans le cas d’une superposition d’ondes monochromatiques. On obtient alors un système d’équations différentielles non-linéaires couplées. Puis, dans le cas d’une impulsion brève, on établira l’équation de propagation non-linéaire dans le cadre de l’approximation de l’onde lentement variable. On discutera enfin de l’influence de la symétrie du matériau sur la nature de sa réponse optique non-linéaire.
5 видео ((всего 58 мин.)), 1 материал для самостоятельного изучения, 1 тест
5 видео
Impulsions ultrabrèves: approximation de l'onde lentement variable8мин
Equation de propagation non-linéaire dans le domaine temporel16мин
Méthode du pas fractionné12мин
Importance de la symétrie5мин
1 материал для самостоятельного изучения
Documents Complémentaires 10мин
1 практическое упражнение
Propagation en régime non-linéaire12мин
Неделя
62 ч. на завершение
Doublage de fréquence
L’optique non-linéaire du deuxième ordre donne lieu à des processus comme l’addition et la différence de fréquences. Ce chapitre porte sur le cas particulier du doublage de fréquence, ou génération de seconde harmonique. On introduira notamment la notion d’accord de phase, qui peut être obtenu par exemple à l’aide d’un matériau biréfringent. La méthode alternative dite du quasi accord de phase sera développée en TD.
9 видео ((всего 101 мин.)), 2 материалов для самостоятельного изучения, 2 тестов
9 видео
Seconde harmonique en régime de faible conversion (1/3)4мин
Seconde harmonique en régime de faible conversion (2/3)8мин
Seconde harmonique en régime de faible conversion (3/3)8мин
Optique linéaire dans les milieux anisotropes (1/2)12мин
Optique linéaire dans les milieux anisotropes (2/2)8мин
Accord de phase par biréfringence12мин
Illustration expérimentale5мин
Quasi accord de phase27мин
2 материала для самостоятельного изучения
Documents Complémentaires 10мин
Enoncé TD "Quasi accord de phase"10мин
2 практического упражнения
Doublage de fréquence (partie 1/2)14мин
Doublage de fréquence (partie 2/2)10мин
Неделя
73 ч. на завершение
Mélange à trois ondes
Toujours dans le cadre de l’optique non-linéaire du deuxième ordre, le mélange à trois ondes permet de comprendre l’origine physique du phénomène d’amplification paramétrique, qui permet notamment de concevoir des sources lumineuses accordables sur une très grande gamme spectrale. Les applications en optique quantique seront également brièvement évoquées. Le TD portera sur le doublage de fréquence en régime fort.
9 видео ((всего 121 мин.)), 2 материалов для самостоятельного изучения, 2 тестов
9 видео
Addition et différence de fréquences (2/2)17мин
Amplification paramétrique (1/2)10мин
Amplification paramétrique (2/2)11мин
Accord de phase par biréfringence (1/2)9мин
Accord de phase par biréfringence (2/2)10мин
Brève incursion dans le monde de l'optique quantique15мин
Illustration expérimentale: Amplification Paramétrique Optique4мин
SHG en regime fort24мин
2 материала для самостоятельного изучения
Documents Complémentaires 10мин
Enonce TD: SHG en regime fort10мин
2 практического упражнения
Mélange à trois ondes (1/2)10мин
Mélange à trois ondes (2/2)8мин
Неделя
82 ч. на завершение
Effet Kerr optique
L’optique non-linéaire du troisième ordre donne lieu à une très grande variété de phénomènes physiques, dont l’effet Kerr optique constitue un exemple emblématique résultant de la variation de l’indice de réfraction avec l’intensité lumineuse. On étudiera ici les conséquences dans le domaine spatial (autofocalisation) et spectro-temporel (génération de continuum spectral). Le TD portera sur l’effet Kerr optique effectif résultant d’une cascade de deux effets du second ordre.
9 видео ((всего 101 мин.)), 2 материалов для самостоятельного изучения, 1 тест
9 видео
Equation de propagation non-linéaire (1/2)10мин
Equation de propagation non-linéaire (2/2)7мин
Domaine spatial11мин
Domaine temporel12мин
Equation de Schrödinger non-linéaire (1/3)10мин
Equation de Schrödinger non-linéaire (2/3)10мин
Equation de Schrödinger non-linéaire (3/3)12мин
Cascading16мин
2 материала для самостоятельного изучения
Documents Complémentaires 10мин
Enonce TD: "Cascading"10мин
1 практическое упражнение
Effet Kerr optique18мин
Неделя
92 ч. на завершение
Autres effets non-linéaires du troisième ordre
Ce chapitre porte sur la saturation d’absorption, l’absorption à deux photons, la fluorescence par excitation à deux photons et la génération de troisième harmonique. Les applications de certains de ces phénomènes à la microscopie non-linéaire d’objets biologiques seront illustrées par des résultats expérimentaux obtenus au Laboratoire d’Optique et Biosciences.
8 видео ((всего 100 мин.)), 1 материал для самостоятельного изучения, 1 тест
8 видео
Absorption à deux photons9мин
Fluorescence par excitation à deux photons11мин
Génération de troisième harmonique (onde plane)12мин
THG en géométrie focalisée (1/3)8мин
THG en géométrie focalisée (2/3)16мин
THG en géométrie focalisée (3/3)10мин
Illustration expérimentale: Microscopie non-linéaire18мин
1 материал для самостоятельного изучения
Documents Complémentaires 10мин
1 практическое упражнение
Autres effets non-linéaires du troisième ordre16мин
Неделя
101 ч. на завершение
Lasers femtosecondes
Ce dernier chapitre introduit le phénomène à l’origine du fonctionnement stationnaire d’un laser femtoseconde, qui est un effet de type soliton permettant une compensation parfaite entre la dispersion de vitesse de groupe et l’effet Kerr optique. Les applications en métrologie à l’aide de peignes de fréquences seront également évoquées, de même que l’amplification à dérive de fréquence.
8 видео ((всего 79 мин.)), 1 материал для самостоятельного изучения
8 видео
Principe de base d'un oscillateur femtoseconde (2/2)9мин
Relation avec les solitons (1/2)10мин
Relation avec les solitons (2/2)7мин
Peignes de fréquences (1/2)13мин
Peignes de fréquences (2/2)9мин
Systèmes amplifiés (1/2)13мин
Systèmes amplifiés (2/2)6мин
1 материал для самостоятельного изучения
Documents Complémentaires 10мин
Неделя
111 ч. на завершение
Examen final
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3 тестов
3 практического упражнения
Partie 1/312мин
Partie 2/318мин
Partie 3/316мин
Преподаватели
Manuel Joffre
DR CNRS et Professeur associé à l'Ecole polytechniqueDépartement de Physique
Vincent Kemlin
Chargé d'enseignement à l'Ecole polytechniquePhysics
О Политехническая школа
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