Dynamique spatiale de la lumière et saturation de l'effet Kerr

301 Pages·2017·20.44 MB·French

by  Valentin Besse

Dynamique spatiale de la lumière et saturation de l’effet
Kerr
Valentin Besse
To cite this version:
ValentinBesse. Dynamiquespatialedelalumièreetsaturationdel’effetKerr. Physiquemathématique
[math-ph]. Université d’Angers, 2014. Français. ￿NNT: 2014ANGE0030￿. ￿tel-01635642￿
HAL Id: tel-01635642
https://theses.hal.science/tel-01635642
Submitted on 15 Nov 2017
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Thèse de Doctorat
Valentin BESSE
Mémoire présenté en vue de l’obtention du
grade de Docteur de l’Université d’Angers
sous le label de L’Université Nantes Angers Le Mans
École doctorale : 3MPL
Discipline : 30 - Milieux dilués et optique
Unité de recherche : LPhiA UPRES EA 4464
Soutenue le 12/12/2014
Dynamique spatiale de la lumière
et saturation de l’effet Kerr
Rapporteurs : Mathieu CHAUVET, Professeur, Université de Franche-Comté
Abdelmajid TAKI, Professeur, Université de Lille 1
Examinateur : Luc BERGÉ, Directeur de recherche CEA, CEA
Directeurs de Thèse : Georges BOUDEBS, Professeur, Université d’Angers
Hervé LEBLOND, Professeur, Université d’Angers

2014-2015
Thèse pour obtenir le grade de
Docteur en physique
DYNAMIQUE SPATIALE DE LA LUMIÈRE
ET SATURATION DE L’EFFET KERR
Besse
Valentin
Sous la direction de M.
Boudebs
Georges Professeur à l’Université d’Angers
Leblond
Hervé Professeur à l’Université d’Angers
Membres du jury
Mathieu Chauvet Professeur à l’Université de Franche-Comté Rapporteur
Abdelmajid Taki Professeur à l’Université de Lille 1 Rapporteur
Luc Bergé Directeur de recherche au CEA Examinateur
Soutenu publiquement le :
12 décembre 2014
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"There is no harm in doubt and skepticism, for it is through these that new discoveries
are made."
Richard Feynman
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Résumé
Nous présentons une étude de la dynamique de la lumière et des mesures des caracté-
ristiques non-linéaires optiques dans le disulfure de carbone.
Dans la première partie, nous calculons dans le cadre d’un modèle classique des ex-
pressions des susceptibilités non-linéaires jusqu’au cinquième ordre, en tenant compte des
corrections de champ local. Nous formulons différentes hypothèses que nous confirmons
ou infirmons par la mesure des indices d’absorption et de réfraction non-linéaires. Celles-
ci sont obtenues en combinant deux méthodes de caractérisation des non-linéarités au
sein d’un système 4f d’imagerie. L’analyse des données expérimentales utilise une mé-
thode nouvellement développée, qui consiste à inverser numériquement, par la méthode
de Newton, les solutions analytiques des équations différentielles qui décrivent l’évolution
du faisceau.
Dans la deuxième partie, nous observons la filamentation d’un faisceau laser à la lon-
gueur d’onde de 532 nm et en régime picoseconde. Puis nous procédons à la mesure de
l’indice de réfraction non-linéaire effectif du troisième ordre n en fonction de l’intensité
2,eff
incidente. Par un ajustement de la courbe de saturation de l’effet Kerr, nous développons
un nouveau modèle. La résolution numérique de celui-ci reproduit la filamentation obser-
vée.
La dernière partie est consacrée à l’étude de la dynamique des solitons dissipatifs au
sein de milieux à gains et pertes non-linéaires. La résolution numérique de l’équation
complexe de Ginzburg-Landau cubique-quintique est réalisée suivant différentes configu-
rations : soliton fondamental, dipôle, quadrupôle, vortex carré et rhombique.
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