Etude de la diffusion non lineaire de la lumiere induite par des particules de carbone en suspension sous excitations nanoseconde et picoseconde

par Olivier Durand

Thèse de doctorat en Physique

Sous la direction de Jacques Delaire.

Soutenue en 1999

à Paris 11 .

mots clés

Résumé

Parmi les differents mecanismes physiques permettant de premunir un detecteur d'une sur-illumination laser de duree nanoseconde dans le domaine visible, la diffusion non lineaire de la lumiere par des particules de carbone en suspension dans un solvant semble tres prometteuse, comme l'attestent de recentes etudes. Cependant, l'origine physique de la limitation optique observee n'est toujours pas clairement determinee ; ce memoire propose d'en ameliorer la connaissance au moyen d'excitations laser de duree nanoseconde et picoseconde permettant la mise en oeuvre d'experiences resolues temporellement et angulairement. Bien qu'efficaces pour la limitation optique d'excitations nanoseconde, les particules de carbone se revelent ainsi inefficaces pour limiter la transmission d'excitations picoseconde. Des experiences pompe-sonde montrent clairement que le phenomene de limitation, independant du solvant pendant les premieres nanosecondes, est associe a l'existence d'un processus de diffusion lie aux particules, l'influence du solvant devenant significative aux temps longs devant la duree de l'impulsion a travers un processus de relaxation thermique. Des considerations thermodynamiques valident ces observations et montrent que la vaporisation d'une particule de carbone peut etre envisagee comme un phenomene efficace de diffusion de la lumiere a faible flux lumineux et que son ionisation joue un role a plus fort flux. Des mesures de diffusion resolues angulairement soulignent l'importance croissante de la diffusion multiple lorsque l'energie incidente croit et des mesures de diffusion resolues temporellement font apparaitre aux temps courts (< 3 ns) une repartition conique de l'energie lumineuse. Cette observation nous amene a considerer, autour de l'entite diffusante, un profil d'indice particulier resultant d'une onde de choc creee par l'impulsion picoseconde excitatrice, profil qui serait a l'origine du piegeage d'une partie de l'onde incidente.

Titre traduit

Study of nonlinear scattering of light induced by carbon black suspensions under nanosecond and picosecond excitations

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