optique non-lineaire cours et problemes resolus table des
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OPTIQUE NON-LINEAIRE COURS ET PROBLEMES RESOLUS FRANCOIS SANCHEZ RESUME Ce livre s'adresse aux étudiants de deuxième et troisième cycle universitaire ainsi qu'aux élèves ingénieurs spécialisés en optronique ou optoélectronique. Il intéressera également les ingénieurs et les chercheurs qui souhaitent une formation de base en optique non-linéaire. La première partie apporte les bases théoriques de la modulation électro-optique et acousto-optique de la lumière. Les processus fondamentaux de l'optique non-linéaire sont ensuite présentés. La seconde partie est consacrée à des problèmes résolus dont la plupart sont inspirés de publications scientifiques récentes. L'ensemble des problèmes abordés couvre un large éventail de situations et offre une vision actualisée de l'optique non-linéaire moderne. TABLE DES MATIERES Chapitre I I Il III IV Chapitre II I II Propagation dans un milieu anisotrope Introduction Propagation dans un milieu linéaire, homogène et anisotrope II-1 Relation de dispersion II-2 Structure de l'onde plane dans le milieu anisotrope II-3 Modes propres de propagation II-4 Surface des indices et ellipsoïde des indices Propagation dans un milieu uniaxe III-1 Surface des indices III-2 Structure de l'onde plane dans un cristal uniaxe Formalisme des matrices de Jones IV-1 Lame mince uniaxe IV-2 Vecteurs de Jones IV-3 Matrices de Jones IV-4 Exemples 1 1 2 2 3 4 6 6 7 8 9 9 10 11 13 Modulation de la lumière Modulation électro-optique I-1 Introduction I-2 Effet Pockels I-3 Modulation électro-optique I-4 Performances et limitations Modulation acousto-optique II- l Tenseur des contraintes et effet élasto-optique II-2 Interaction acousto-optique diffraction de Raman-Nath II-3 Interaction acousto-optique diffraction de Bragg II-4 Systèmes acousto-optiques 15 15 15 16 18 25 29 29 33 36 44 Chapitre III I II Introduction â l'optique non-linéaire Introduction . Classification des non-linéarités II-1 Terme du premier ordre II-2 Termes du deuxième ordre II-3 Termes du troisième ordre Susceptibilités non-linéaires théorie quantique III-1 Rappels de mécanique quantique III-2 Calcul des susceptibilités III-3 Corrections liées au champ local Equation de propagation non-linéaire 51 51 53 53 53 54 55 55 57 63 64 Chapitre IV Processus du deuxième ordre I Génération de la fréquence somme I-1 Relations de Manley-Rowe I-2 Solutions simples sans conditions aux limites Il Génération de la seconde harmonique Il-1 Cas où il y a désadaptation des vitesses de phase II-2 Adaptation des vitesses de phase II-3 Génération de l'harmonique deux lorsque Δk = 0 II-4 Résultats numériques II-5 Les autocorrélateurs optiques II-6 Les lasers doublés en fréquence III Amplification et oscillations paramétriques III-1 Amplification paramétrique III-2 Oscillateurs paramétriques 69 69 69 71 72 72 73 74 78 79 81 81 81 84 IIl IV Chapitre V I Processus du troisième ordre Diffusion de la lumière I-1 Diffusion Raman stimulée I-2 Diffusion Brillouin stimulée Conjugaison de phase II-1 Introduction II-2 Mélange à quatre ondes II-3 Analogie entre l'holographie et le mélange â quatre ondes II-4 Applications de la conjugaison de phase Bistabilité optique III-1 Effet Kerr optique III-2 Bistabilité de dispersion III-3 Bistabilité d'absorption formulation paramétrique Solitons . IV-1 Dispersion chromatique IV-2 Dispersion chromatique et automodulation de phase IV-3 Laser soliton 89 89 89 96 100 100 102 103 105 108 108 109 111 114 114 115 118 Problème I I Il Effet électro-optique Cristal LiNb03 Cristal tetragonal 121 121 121 Problème II I Il Modèles classiques de non-linéarités Oscillateur anharmonique Gaz d'électrons libres 127 127 128 Il III IV Problème III Génération d'harmoniques I Accord de phase dans le KDP Il Création de la seconde harmonique par une impulsion brève III Génération de la troisième harmonique 133 133 133 134 Problème IV Amplification et oscillation paramétriques I Amplification paramétrique dans un milieu absorbant II Oscillateur paramétrique . 141 141 141 Problème V Conjugaison de phase I Mélange à quatre ondes quasi dégénéré en fréquence Il Onde conjuguée III Résonateur optique à conjugaison de phase 147 147 148 148 Problème VI I II Mélange à deux ondes dans un semiconducteur 153 Non-linéarités associées à la génération de porteurs Amplification optique par mélange à deux ondes 153 155 Problème VII Filtre optique de nouveauté 165 Problème VIII Boucle nonlinéaire 169 Problème IX I Il Problème X I II Mélange à deux ondes dans un milieu photoréfractif Théorie Etude d'une cavité en anneau unidirectionnelle Mélange â deux ondes dans un cristal liquide nématique Inscription de réseaux thermiques photoinduits Amplification par mélange à deux ondes 175 175 178 191 191 194 Problème XI Fabry-Perot rempli d'un absorbant saturable I Système à deux niveaux dans un champ électromagnétique intense II Fabry-Perot rempli d'un absorbant saturable 205 205 206 Problème XII Etude d'une cavité en anneau en présence d'une absorption saturable I Etude du coupleur II Etude de l'absorbant saturable III Etude de la transmission du dispositif 217 217 218 219 Problème XIII Etude d'un milieu intrinsèquement bistable 231 Problème XIV Amplificateur Raman 241 Index TOP 247
