mesure de leffet kerr dordre élevé des constituants de lair vincent loriot, edouard hertz, olivier...
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Mesure de l’effet Kerr d’ordre élevé des constituants de l’air
Vincent Loriot, Edouard Hertz, Olivier Faucher, Bruno Lavorel
Equipe PFL, Institut Carnot de Bourgogne,
UMR CNRS-Université de Bourgogne
9 Av. A. Savary, BP 47870, F-21078 Dijon Cedex, France
http://icb.u-bourgogne.fr/OMR/PFL/
JPU 28 avril 2009
Plan
• L'alignement moléculaire post-impulsion
(du point de vue intuitif)
• Biréfringence & Technique de polarisation
• Mesure des indices n2
• Mesure des indices d’ordre supérieur
• Conclusion & perspectives
L’alignement du point de vue intuitif
Molécules linéaires:N2 & O2
Rotation:J =BeJ(J+1)
= = 2 Be
= 6 Be
3 = 12 Be
4 = 20 Be
: :
L’alignement du point de vue intuitif
Rotation:J =BeJ(J+1)
= = 2 Be
= 6 Be
3 = 12 Be
4 = 20 Be
: :
Molécules linéaires:N2 & O2
Axe de polarisation
Axe moléculair
e
N2 300 K50 TW.cm-2 100 fs
L'alignement moléculaire du point de vue intuitif
<cos2>Pour caractériser
l'alignement
Alignement & Biréfringence
Alignement
<cos2> > 1/3
n_|_
n//
n_|_
n//
n_|_
n//
Isotrope
<cos2> = 1/3
Délocalisation planaire
<cos2> < 1/3
Dispositif expérimental
Laser source
Signal Sonde
Pompe
Polarisations
BiréfringenceCC
BS
PMT
Signal
Pompe
/2
Pompe
Sonde
boxcar
Détection homodyne
Détection homodyne
So(t) Ipr(t)( <cos2>(t) - 1/3)2
Ajustement sur la forme
<cos2>(t) mesuré
Ligne à
reta
rd
Pompe
Sonde
Forme du signal & Alignement
Détection homodyne
So(t) Ipr(t)( <cos2>(t) - 1/3)21 TW.cm-2
30 TW.cm-2
60 TW.cm-2
Ajustement sur la forme
Mesure d'alignement
I <cos2>(t) Forme
V. Renard, M. Renard, S. Guérin, Y.T. Pashayan, B. Lavorel, O. Faucher, and H. R. Jauslin. Phy. Rev Lett. 90 153601 (2003)
Polarisation 1D & effet Kerr instantané
n//= n2I n_|_= 1/3 n2I
nbir= 2/3 n2I
n_|_
n//
R. W. Boyd, Nonlinear optics third ed. academic press 2007
Biréfringence & effet Kerr instantané
Gazn2 [1]
(10-7cm2/TW)
n2 (polarisation) [2]
(10-7cm2/TW)
N2 2,3 ± 0,4 2,2 ± 0,4
O2 5,1 ± 0,7 3,2 ± 0,7
Argon 1,4 ± 0,2 2,0 ± 0,2
Air 2,9 ± 0,4 2,4 ± 0,5
hétérodyné
[1] E. T. J. Nibbering, G. Grillon, M. A. Franco, B. S. Prade, and A. Mysyrowicz. JOSA B, 14 :650, 1997.[2] V. Loriot, E. Hertz, O. Faucher, B. Lavorel. En préparation
n_|_
n//
Détection hétérodyne
Détection hétérodyne
SeP(t) Ipr(t) ( <cos2>(t) - 1/3 + P )2
P>0
-P<0
Détection hétérodyne pure
Se(t) SeP(t) – Se
-P (t) Se(t) Ipr(t) ( <cos2>(t) - 1/3 )
Ajustement de la forme mesure de <cos2>(t)
Conservation du signe
BiréfringenceAdditionnelle
Mesure des indices Kerr instantanés d'ordres élevés
Technique de polarisation uniquement sensible à la biréfringence:
+ Alignement moléculaire
+ Effet Kerr électronique
- Ionisation (isotrope)
Conservation du signe en détection hétérodyne
20 TW.cm-2
40 TW.cm-2
45 TW.cm-2
Important Effet Kerr • Négatif
• Ordre élevé
Mesure des indices Kerr instantanés d'ordres élevés
V. Loriot, E. Hertz, O. Faucher, B. Lavorel. En préparation
n// = n2 I + n4 I2 + n6 I3 + n8 I4+…
nbir=2/3n2 I + 4/5n4 I2 + 6/7n6 I3 + 8/9n8 I4+…
Variation d'indice Kerr & éclairement
Conclusion & perspectives
V. Loriot, P. Béjot, E. Hertz, O. Faucher, B. Lavorel, S. Henin, J. Kasparian, and J.-P. Wolf. En préparation
JPU 2009Mercredi 29 avril
9H00
• Nouvelle mesure des indices n2 des éléments de l’air
• Première mise en évidence expérimentale de l’existence des indices d’ordre supérieurs
• Mesure des indices d’ordres élevés
• Perspectives: mesure de Dispersion & Filamentation
Merci de votre attention& Merci à tous!!!
Merci de votre attention& Merci à tous!!!
Ajustement de l’éclairement
Plasma and biréfringence
np// = -1/2 ne/ncr =? np_|_
Temps de vie de la biréfringence plasma ~fs
Effet instantané?
Non linéarité & plasma
Kerr seul
n2 + plasma