Introduction à l'optique non-linéaire, qui correspond au régime d'interaction laser-matière que l'on peut explorer à l'aide de lasers intenses, comme par exemple les lasers femtosecondes.
Optique non-linéaire
proposé par
École polytechnique
Programme du cours : ce que vous apprendrez dans ce cours
Semaine
12 heures pour terminer
De l'optique lineaire à l'optique non-lineaire
Après une brève description de l’origine microscopique de la réponse linéaire d’un matériau, ce chapitre introduira l’origine physique de l’absorption et de l’indice de réfraction. On montrera ensuite comment un régime d’excitation plus élevé impose de sortir du cadre d’une réponse strictement linéaire. Enfin, une introduction au langage Scilab permettra de disposer d’un outil de calcul numérique qui sera utilisé dans toute la suite du cours.
11 vidéos (Total 90 min), 2 lectures, 1 quiz
11 vidéos
Introduction2 min
Modèle simple de la susceptibilité linéaire (1/2)8 min
Modèle simple de la susceptibilité linéaire (2/2)14 min
Absorption et indice de réfraction (1/3)8 min
Absorption et indice de réfraction (2/3)5 min
Absorption et indice de réfraction (3/3)11 min
Introduction à l'optique non-linéaire (1/2)7 min
Introduction à l'optique non-linéaire (2/2)7 min
Calcul numérique avec Scilab (1/3)9 min
Calcul numérique avec Scilab (2/3)6 min
Calcul numérique avec Scilab (3/3)7 min
2 lectures
Documents Complémentaires 10 min
Programme Scilab10 min
1 exercice pour s'entraîner
De l'optique lineaire à l'optique non-lineaire16 min
Semaine
23 heures pour terminer
Transformation de Fourier
On introduira successivement les séries et les transformées de Fourier. L’analyse de Fourier d’un signal sonore nous permettra d’illustrer un certain nombre de propriétés utiles comme par exemple la relation entre largeur temporelle et largeur spectrale, qui sera approfondie en TD. On introduira également des notions importantes comme le retard de groupe et la dérive de fréquence. Enfin, la transformée de Fourier discrète permettra d’illustrer ces notions de manière numérique.
10 vidéos (Total 115 min), 2 lectures, 1 quiz
10 vidéos
Des séries aux transformées de Fourier (2/2)5 min
Analyse de Fourier d'un signal sonore (1/3)7 min
Analyse de Fourier d'un signal sonore (2/3)7 min
Analyse de Fourier d'un signal sonore (3/3)8 min
Quelques propriétés utiles14 min
Calcul numérique: Transformées de Fourier discrètes avec Scilab (1/2)10 min
Calcul numérique: Transformées de Fourier discrètes avec Scilab (2/2)10 min
Transformée de Fourier d'une Gaussienne23 min
Démonstration de la Relation d'incertitudes15 min
2 lectures
Documents Complémentaires 10 min
Enonces TD: Transformée de Fourier de la Gaussienne et Démonstration de la Relation d'incertitudes10 min
1 exercice pour s'entraîner
Transformation de Fourier18 min
Semaine
32 heures pour terminer
Propagation en régime linéaire (domaine temporel)
On établira l’équation de propagation en régime linéaire à partir des équations de Maxwell, puis on discutera plus en détail le cas particulier d’une onde plane. On étudiera ainsi la propagation d’une impulsion brève, dominée par la dispersion chromatique de l’indice de réfraction. Le rôle central joué par la phase spectrale sera illustrée en TD et par des expériences d’interférométrie.
8 vidéos (Total 70 min), 3 lectures, 2 quiz
8 vidéos
Equation de propagation dans l'espace de Fourier (2/2)8 min
Dispersion d'une impulsion brève (1/3)11 min
Dispersion d'une impulsion brève (2/3)14 min
Dispersion d'une impulsion brève (3/3)10 min
Illustration expérimentale: Mesures de délais4 min
Illustration expérimentale: Mesures de dispersion1 min
Effet de phase spectrale11 min
3 lectures
Documents Complémentaires 10 min
Illustration Expérimentale 10 min
Enoncé TD3 "Effet de la phase spectrale"10 min
2 exercices pour s'entraîner
Propagation en régime linéaire (domaine temporel) (partie 1/2)8 min
Propagation en régime linéaire (domaine temporel) (partie 2/2)10 min
Semaine
41 heure pour terminer
Propagation en régime linéaire (domaine spatial)
Ce chapitre est consacré au cas particulier d’un faisceau monochromatique, ce qui permet d’étudier en détail l’évolution du profil spatial au cours de la propagation dans le cadre de l’approximation paraxiale. On développera notamment l’analogie spatio-temporelle, qui permettra de faire le parallèle entre la diffraction d’un faisceau lumineux et la dispersion d’une impulsion brève.
5 vidéos (Total 39 min), 1 lecture, 2 quiz
5 vidéos
Propagation d'un faisceau lumineux monochromatique (2/5)9 min
Propagation d'un faisceau lumineux monochromatique (3/5)9 min
Propagation d'un faisceau lumineux monochromatique (4/5)7 min
Propagation d'un faisceau lumineux monochromatique (5/5)3 min
1 lecture
Documents Complémentaires10 min
2 exercices pour s'entraîner
Propagation en régime linéaire (domaine spatial) (partie 1/2)8 min
Propagation en régime linéaire (domaine spatial) (partie 2/2)10 min
Enseignants
Manuel Joffre
DR CNRS et Professeur associé à l'Ecole polytechniqueDépartement de Physique
Vincent Kemlin
Chargé d'enseignement à l'Ecole polytechniquePhysics
À propos de École polytechnique
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