Conjugaison de phase dans les plans minces nonlineaires resonants. Utilisation dans le cadre d'un correlateur optique rapide

Phase conjugation in thin nonlinear marerials. Application to a fast optical correlator

• Auteur / Autrice : EMMANUEL LE DUC
• Direction : Jean-Michel Jonathan
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Physique
• Date : Soutenance en 1996
• Etablissement(s) : Paris 11

Résumé

Ce travail consiste en la realisation d'un correlateur optique ultra-rapide utilisant une diode laser compacte et la nonlinearite de vapeurs de cesium confinees dans une cellule de quelques dizaines de microns d'epaisseur. Au debut de la these, je decris le principe de fonctionnement du correlateur a partir d'un processus de melange a quatre ondes degenere en frequence. Je demontre que le nombre de pixels qui peut y etre traite est inversement proportionnel a l'epaisseur du materiau. J'explique le choix des vapeurs de cesium. Je decris ensuite les diodes laser et les cellules minces utilisees. Je decris enfin le dispositif de controle de la densite de vapeur. La diminution du nombre d'atomes simultanement en resonance avec les trois ondes est a l'origine de la chute de l'intensite du signal de conjugaison de phase lorsque l'angle entre les ondes pompe avant et sonde augmente. Ce signal resulte de la lecture simultanee de deux reseaux (un de reflexion, l'autre de transmission) inscrits dans le materiau. On montre la possibilite d'isoler leurs contributions respectives par un choix convenable de la polarisation de chacun des trois faisceaux. Nous caracterisons le materiau en realisant un correlateur a un pixel. Nous montrons l'existence d'une temperature pour laquelle la reflectivite est maximale. La faible epaisseur de la cellule (20 microns) engendre un signal sur les transitions non cycliques. Conformement aux previsions, le temps de reponse est d'environ 50 nanosecondes. La resolution spatiale mesuree est d'environ 10 microns. En introduisant les images a l'aide d'ecrans a cristaux liquides, nous realisons un vrai correlateur fonctionnant a la cadence video. Nous montrons que le dispositif peut fonctionner jusqu'a une cadence video de 20 kilohertz. La reponse nonlineaire du materiau confere de plus au correlateur des proprietes algorithmiques interessantes. Nous avons montre que ces materiaux presentent une excellente sensibilite et une grande rapidite. Ils pourront servir de reference lors du developpement de nouveaux materiaux nonlineaires utilises pour la correlation