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Lehrplan - Was Sie in diesem Kurs lernen werden

Woche
1
2 Stunden zum Abschließen

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 Videos (Gesamt 90 min), 2 Lektüren, 1 Quiz
11 Videos
Modèle simple de la susceptibilité linéaire (1/2)8m
Modèle simple de la susceptibilité linéaire (2/2)14m
Absorption et indice de réfraction (1/3)8m
Absorption et indice de réfraction (2/3)5m
Absorption et indice de réfraction (3/3)11m
Introduction à l'optique non-linéaire (1/2)7m
Introduction à l'optique non-linéaire (2/2)7m
Calcul numérique avec Scilab (1/3)9m
Calcul numérique avec Scilab (2/3)6m
Calcul numérique avec Scilab (3/3)7m
2 Lektüren
Documents Complémentaires 10m
Programme Scilab10m
1 praktische Übung
De l'optique lineaire à l'optique non-lineaire16m
Woche
2
3 Stunden zum Abschließen

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 Videos (Gesamt 115 min), 2 Lektüren, 1 Quiz
10 Videos
Des séries aux transformées de Fourier (2/2)5m
Analyse de Fourier d'un signal sonore (1/3)7m
Analyse de Fourier d'un signal sonore (2/3)7m
Analyse de Fourier d'un signal sonore (3/3)8m
Quelques propriétés utiles14m
Calcul numérique: Transformées de Fourier discrètes avec Scilab (1/2)10m
Calcul numérique: Transformées de Fourier discrètes avec Scilab (2/2)10m
Transformée de Fourier d'une Gaussienne23m
Démonstration de la Relation d'incertitudes15m
2 Lektüren
Documents Complémentaires 10m
Enonces TD: Transformée de Fourier de la Gaussienne et Démonstration de la Relation d'incertitudes10m
1 praktische Übung
Transformation de Fourier18m
Woche
3
2 Stunden zum Abschließen

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 Videos (Gesamt 70 min), 3 Lektüren, 2 Quiz
8 Videos
Equation de propagation dans l'espace de Fourier (2/2)8m
Dispersion d'une impulsion brève (1/3)11m
Dispersion d'une impulsion brève (2/3)14m
Dispersion d'une impulsion brève (3/3)10m
Illustration expérimentale: Mesures de délais4m
Illustration expérimentale: Mesures de dispersion1m
Effet de phase spectrale11m
3 Lektüren
Documents Complémentaires 10m
Illustration Expérimentale 10m
Enoncé TD3 "Effet de la phase spectrale"10m
2 praktische Übungen
Propagation en régime linéaire (domaine temporel) (partie 1/2)8m
Propagation en régime linéaire (domaine temporel) (partie 2/2)10m
Woche
4
1 Stunde zum Abschließen

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 Videos (Gesamt 39 min), 1 Lektüre, 2 Quiz
5 Videos
Propagation d'un faisceau lumineux monochromatique (2/5)9m
Propagation d'un faisceau lumineux monochromatique (3/5)9m
Propagation d'un faisceau lumineux monochromatique (4/5)7m
Propagation d'un faisceau lumineux monochromatique (5/5)3m
1 Lektüre
Documents Complémentaires10m
2 praktische Übungen
Propagation en régime linéaire (domaine spatial) (partie 1/2)8m
Propagation en régime linéaire (domaine spatial) (partie 2/2)10m
Woche
5
1 Stunde zum Abschließen

Propagation en régime non-linéaire

On aborde ici le régime non-linéaire, qui sera traité tout d’abord dans le cas d’une superposition d’ondes monochromatiques. On obtient alors un système d’équations différentielles non-linéaires couplées. Puis, dans le cas d’une impulsion brève, on établira l’équation de propagation non-linéaire dans le cadre de l’approximation de l’onde lentement variable. On discutera enfin de l’influence de la symétrie du matériau sur la nature de sa réponse optique non-linéaire....
5 Videos (Gesamt 58 min), 1 Lektüre, 1 Quiz
5 Videos
Impulsions ultrabrèves: approximation de l'onde lentement variable8m
Equation de propagation non-linéaire dans le domaine temporel16m
Méthode du pas fractionné12m
Importance de la symétrie5m
1 Lektüre
Documents Complémentaires 10m
1 praktische Übung
Propagation en régime non-linéaire12m
Woche
6
2 Stunden zum Abschließen

Doublage de fréquence

L’optique non-linéaire du deuxième ordre donne lieu à des processus comme l’addition et la différence de fréquences. Ce chapitre porte sur le cas particulier du doublage de fréquence, ou génération de seconde harmonique. On introduira notamment la notion d’accord de phase, qui peut être obtenu par exemple à l’aide d’un matériau biréfringent. La méthode alternative dite du quasi accord de phase sera développée en TD....
9 Videos (Gesamt 101 min), 2 Lektüren, 2 Quiz
9 Videos
Seconde harmonique en régime de faible conversion (1/3)4m
Seconde harmonique en régime de faible conversion (2/3)8m
Seconde harmonique en régime de faible conversion (3/3)8m
Optique linéaire dans les milieux anisotropes (1/2)12m
Optique linéaire dans les milieux anisotropes (2/2)8m
Accord de phase par biréfringence12m
Illustration expérimentale5m
Quasi accord de phase27m
2 Lektüren
Documents Complémentaires 10m
Enoncé TD "Quasi accord de phase"10m
2 praktische Übungen
Doublage de fréquence (partie 1/2)14m
Doublage de fréquence (partie 2/2)10m
Woche
7
3 Stunden zum Abschließen

Mélange à trois ondes

Toujours dans le cadre de l’optique non-linéaire du deuxième ordre, le mélange à trois ondes permet de comprendre l’origine physique du phénomène d’amplification paramétrique, qui permet notamment de concevoir des sources lumineuses accordables sur une très grande gamme spectrale. Les applications en optique quantique seront également brièvement évoquées. Le TD portera sur le doublage de fréquence en régime fort....
9 Videos (Gesamt 121 min), 2 Lektüren, 2 Quiz
9 Videos
Addition et différence de fréquences (2/2)17m
Amplification paramétrique (1/2)10m
Amplification paramétrique (2/2)11m
Accord de phase par biréfringence (1/2)9m
Accord de phase par biréfringence (2/2)10m
Brève incursion dans le monde de l'optique quantique15m
Illustration expérimentale: Amplification Paramétrique Optique4m
SHG en regime fort24m
2 Lektüren
Documents Complémentaires 10m
Enonce TD: SHG en regime fort10m
2 praktische Übungen
Mélange à trois ondes (1/2)10m
Mélange à trois ondes (2/2)8m
Woche
8
2 Stunden zum Abschließen

Effet Kerr optique

L’optique non-linéaire du troisième ordre donne lieu à une très grande variété de phénomènes physiques, dont l’effet Kerr optique constitue un exemple emblématique résultant de la variation de l’indice de réfraction avec l’intensité lumineuse. On étudiera ici les conséquences dans le domaine spatial (autofocalisation) et spectro-temporel (génération de continuum spectral). Le TD portera sur l’effet Kerr optique effectif résultant d’une cascade de deux effets du second ordre....
9 Videos (Gesamt 101 min), 2 Lektüren, 1 Quiz
9 Videos
Equation de propagation non-linéaire (1/2)10m
Equation de propagation non-linéaire (2/2)7m
Domaine spatial11m
Domaine temporel12m
Equation de Schrödinger non-linéaire (1/3)10m
Equation de Schrödinger non-linéaire (2/3)10m
Equation de Schrödinger non-linéaire (3/3)12m
Cascading16m
2 Lektüren
Documents Complémentaires 10m
Enonce TD: "Cascading"10m
1 praktische Übung
Effet Kerr optique18m
Woche
9
2 Stunden zum Abschließen

Autres effets non-linéaires du troisième ordre

Ce chapitre porte sur la saturation d’absorption, l’absorption à deux photons, la fluorescence par excitation à deux photons et la génération de troisième harmonique. Les applications de certains de ces phénomènes à la microscopie non-linéaire d’objets biologiques seront illustrées par des résultats expérimentaux obtenus au Laboratoire d’Optique et Biosciences....
8 Videos (Gesamt 100 min), 1 Lektüre, 1 Quiz
8 Videos
Absorption à deux photons9m
Fluorescence par excitation à deux photons11m
Génération de troisième harmonique (onde plane)12m
THG en géométrie focalisée (1/3)8m
THG en géométrie focalisée (2/3)16m
THG en géométrie focalisée (3/3)10m
Illustration expérimentale: Microscopie non-linéaire18m
1 Lektüre
Documents Complémentaires 10m
1 praktische Übung
Autres effets non-linéaires du troisième ordre16m
Woche
10
1 Stunde zum Abschließen

Lasers femtosecondes

Ce dernier chapitre introduit le phénomène à l’origine du fonctionnement stationnaire d’un laser femtoseconde, qui est un effet de type soliton permettant une compensation parfaite entre la dispersion de vitesse de groupe et l’effet Kerr optique. Les applications en métrologie à l’aide de peignes de fréquences seront également évoquées, de même que l’amplification à dérive de fréquence. ...
8 Videos (Gesamt 79 min), 1 Lektüre
8 Videos
Principe de base d'un oscillateur femtoseconde (2/2)9m
Relation avec les solitons (1/2)10m
Relation avec les solitons (2/2)7m
Peignes de fréquences (1/2)13m
Peignes de fréquences (2/2)9m
Systèmes amplifiés (1/2)13m
Systèmes amplifiés (2/2)6m
1 Lektüre
Documents Complémentaires 10m
Woche
11
1 Stunde zum Abschließen

Examen final

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3 Quiz
3 praktische Übungen
Partie 1/312m
Partie 2/318m
Partie 3/316m

Dozenten

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Manuel Joffre

DR CNRS et Professeur associé à l'Ecole polytechnique
Département de Physique
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Vincent Kemlin

Chargé d'enseignement à l'Ecole polytechnique
Physics

Über École Polytechnique

L’École polytechnique associe recherche, enseignement et innovation au meilleur niveau scientifique et technologique mondial pour répondre aux défis du XXIe siècle. En tête des écoles d’ingénieur françaises depuis plus de 200 ans, sa formation promeut une culture d’excellence scientifique pluridisciplinaire, ouverte dans une forte tradition humaniste. ...

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