Lasers et matière / Lasers and Matter

Etablissement
École Normale Supérieure de Lyon
Discipline
Physique
Niveau
M1+M2
Semestre
2e semestre
Crédits ECTS
6.00
Volume Horaire Cours
24
Volume Horaire TD
24
Objectifs

Comprendre et modéliser l’interaction lumière – matière, le fonctionnement de sources LASER, et la propagation des champs électromagnétiques intenses dans la matière.

Plan du cours

PARTIE A – LASER
I.     Introduction : principe général de fonctionnement d’un laser 
II.     Lumière et matière : description de la lumière ; la matière : description quantique ;   interaction lumière - matière : processus spontanés et stimulés
III.     Les cavités lasers : faisceaux gaussiens, stabilité, modes de cavité
IV.     Les mécanismes d’amplification : pompage, gain et pertes
V.     Fonctionnement d’un laser : continu ; Q-switching, Mode Locking 

PARTIE B – INTERACTION LASER/MATIERE
I.    Introduction à l'électromagnétisme non-linéaire : pourquoi l'optique non-linéaire ; classification et origines physiques des non-linéarités optiques
II.    Propagation non-linéaire des ondes électromagnétiques : fonction réponse et susceptibilités linéaires et non-linéaires ; équation de propagation non-linéaire 
III.    Effets optiques non-linéaires du second ordre : mélange à trois ondes ; génération d'harmonique deux ; amplification paramétrique optique
IV.    Effets optiques non-linéaires du troisième ordre : mélange à quatre ondes ; génération d'harmonique trois ; effet Kerr optique 
 

Bibliographie

O. Svelto, Principles of Lasers (Springer)
A. Siegman, Lasers (University Science Books)
R. Boyd, Nonlinear Optics (Academic Press) 
Y. Shen, Principles of nonlinear optics (John Wiley)

 

Pré-requis

Ondes et Optique (L3)

Modalités d'examen

examen partiel (écrit, 50%) et final (écrit, 50%).