Contribution à la métrologie de l'indice de réfraction et de l'absorption non-linéaires en régime nanoseconde : amélioration de la méthode de Z-scan et simulations numériques - TEL - Thèses en ligne Accéder directement au contenu
Thèse Année : 2004

Contribution to the metrology of nonlinear refraction and absorption : improvement of the Z-scan method and numerical simulations

Contribution à la métrologie de l'indice de réfraction et de l'absorption non-linéaires en régime nanoseconde : amélioration de la méthode de Z-scan et simulations numériques

Thomas Olivier
  • Fonction : Auteur

Résumé

When a high power laser beam goes through a transparent material, self-focusing may lead to a degradation of the wave surface quality or to a damage of the material. In order to have a better understanding of these phenomena, it is crucial to obtain an accurate measurement of the nonlinear refractive index. In the nanosecond regime, several mechanisms may lead to a photoinduced variation of the nonlinear refractive index. In order to study the photoinduced variations of the nonlinear refractive index in the nanosecond regime, a sensitive measurement bench of small nonlinear refractive indexes has been developed. This measurement bench is based on a beam distortion measurement method : the Z-scan method. Thanks to a perfect mastery of the metrology and a very general simulation algorithm, the nonlinear refractive index can be measured with a sensitivity equal to lambda/3000 on the optical path variation inside the material and an absolute error estimated to be 12% at 1064nm and 16% at 532nm on the nonlinear refractive index. In these conditions, the nonlinear refractive index of silica and BK7 was measured at 1064nm and 532nm. A non negligible contribution of electrostriction and thermal effects was noticed.
Lorsqu'un faisceau laser de forte puissance traverse un matériau transparent, l'autofocalisation peut mener à une dégradation de la surface d'onde ou conduire à un endommagement du matériau. Afin de mieux comprendre ces phénomènes, la mesure précise de l'indice de réfraction non-linéaire est capitale. Dans le régime nanoseconde, plusieurs mécanismes peuvent mener à une variation photo-induite de l'indice de réfraction non-linéaire. Afin d'étudier les variations d'indice de réfraction photo-induites dans le régime nanoseconde, un banc de mesure sensible de faibles indices de réfraction non-linéaire a été développé. Ce banc de mesure est basé sur une méthode de mesure de déformation de faisceau : la méthode de Z-scan. A l'aide d'une parfaite maîtrise de la métrologie et d'un algorithme de simulation trés général, l'indice de réfraction non-linéaire peut être mesuré avec une sensibilité de lambda/3000 sur la variation de chemin optique dans le matériau et une erreur absolue estimée à 12% à 1064nm et 16% à 532nm sur l'indice de réfraction non-linéaire. Dans ces conditions, l'indice de réfraction non-linéaire de la silice et du BK7 a pu être mesuré à 1064nm et à 532 nm. Une contribution non négligeable de l'électrostriction et des effets thermiques a pu être constatée.
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Citer

Thomas Olivier. Contribution à la métrologie de l'indice de réfraction et de l'absorption non-linéaires en régime nanoseconde : amélioration de la méthode de Z-scan et simulations numériques. Physique Atomique [physics.atom-ph]. Université de droit, d'économie et des sciences - Aix-Marseille III, 2004. Français. ⟨NNT : ⟩. ⟨tel-00009261⟩
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