Etude experimentale du comportement spatio-temporel d'un dioptre non lineaire, en regime picoseconde, au voisinage de l'angle d'incidence limite

Experimental picosecond study of the space-time behavior of a nonlinear interface near the critical angle

• Auteur / Autrice : RACHID MOUNTASSER
• Direction : Alain Lacourt
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Physique
• Date : Soutenance en 1995
• Etablissement(s) : Besançon

Résumé

Le sujet de la these visait a etudier la possibilite de realiser un commutateur tout-optique base sur la refraction non lineaire de la lumiere par un dioptre plan. Le dioptre non lineaire considere separe un verre schott f#3, lineaire d'indice n, d'un liquide (cs#2) optiquement non lineaire d'indice n - n + n#2i, ou n est de l'ordre de quelques milliemes et ou i est l'intensite du champ lumineux dans le milieu (non linearite de kerr). L'experience de base consiste, dans un premier temps, a illuminer le dioptre, dans le sens verre/cs#2, a tres basse intensite lumineuse (n#2i 0), sous un angle d'incidence legerement superieur a l'angle d'incidence limite #c arcsin(n - n)/n. Il y a alors reflexion totale. On augmente ensuite l'intensite incidente, dans le but de faire basculer la valeur de l'angle limite, #c' = arc sin(n - n + n#2i)/n au dela de l'angle d'incidence. La transmittance du dioptre doit alors commuter depuis la valeur 0 vers une valeur positive. C'est ce type de comportement qui a ete etudie, d'un point de vue essentiellement experimental. La premiere partie du travail montre que le processus de refraction depend etroitement de la repartition spatiale d'intensite incidente. Cette observation complete les predictions numeriques publiees par differents auteurs et fournit une assise solide pour une possible modelisation analytique. De plus, l'etude confirme l'existence d'une modulation spatiale, reproductible, des faisceaux lumineux transmis en champ lointain interpretee par un morcellement du faisceau refracte, sous forme de filaments de diametre micrometrique. La seconde partie interesse l'effet de la commutation non lineaire sur le profil temporel de l'impulsion refractee par le dioptre. En l'absence de moyens d'investigation directe suffisamment resolvants, l'etude met a profit l'automodulation de phase inherente a la propagation de l'impulsion dans le cs#2 pour remonter au profil temporel de cette derniere. L'analyse spectrale de l'impulsion qui emerge de la cellule contenant le dioptre met en evidence un tres net raccourcissement de l'impulsion refractee, decoupee dans l'impulsion incidente par la commutation. Elle confirme aussi un phenomene d'hysteresis optique predit par certains modeles analytiques, mais encore jamais clairement verifie dans la pratique