CONTROLE DE LA PROPAGATION D'IMPULSIONS ULTRACOURTES. EFFETS DE DELACEMENTS LUMINEUX - Archive ouverte HAL Access content directly
Theses Year : 2005

CONTROL OF ULTRASHORT PULSES PROPAGATION.
EFFECTS OF LIGHT SHIFTS.

CONTROLE DE LA PROPAGATION D'IMPULSIONS ULTRACOURTES. EFFETS DE DELACEMENTS LUMINEUX

Abstract

The topic of this work deals with theoretical and experimental study
of the control of ultrashort pulse coherent propagation in optically
dense medium. First, we describe the basics of propagation
phenomena. The optical thickness characterizes the importance of the
temporal distortion of the pulse profile. As prisms or gratings
compressors are used to cancel the dispersion of transparent medium,
we show that a high resolution pulse shaper can compensate for the
resonant dispersion. Secondly, we study the idea of using a strong
driving pulse, to control the transient properties of a weak
resonant pulse simultaneously propagating in the medium. The strong
field induces transient modifications in the medium, that modify via
radiation the electric field of the weak resonant propagating pulse.
In a three level ladder system, modulations appear on the intensity
profile, and reveal the light shift induced (off resonance) on the
two upper levels. Their characteristic duration is shorter than the
initial pulse duration : new components thus appear on the
transmitted spectrum. These oscillations are the consequence of the
beating between the incident and the radiated field whose frequency
sweeps in time, following the light shift. In the bichromatic
excitation of a two level system, two spatial configurations give
access to different information. Besides the previous phenomena
appearing in non collinear geometry, the non adiabatic transitions
induced by the driving field are also involved in collinear
interaction. A weak pulse can be used as a very sensitive probe to
these effects. Finally, we study a configuration where two
orthogonally polarized pulses, excite resonantly a four level system
degenerated two by two. With the strong field mixing the states, the
emission and absorption path of the weak field have similar
contribution. The two paths interfere thus modulating the
transmitted pulse energy. The interplay of the light shift and the
interference, enables us to control the gain and the pulse temporal
shape as well.
Cette thèse présente l'étude théorique et expérimentale du contrôle
des phénomènes de propagation cohérente d'impulsions ultracourtes
dans un milieu résonant optiquement dense. Dans une première partie,
nous décrivons les phénomènes élémentaires des effets de
propagation. L'épaisseur optique caractérise l'importance de la
distorsion temporelle qui apparaît en général sur l'impulsion. A
l'image des compensateurs à prismes ou à réseaux utilisés pour
compenser la dispersion d'un milieu transparent, on montre que cette
dispersion résonante peut être compensée par l'utilisation d'un
façonneur d'impulsion haute résolution. Dans un second temps, nous
développons l'idée de contrôler par un champ fort, les propriétés
transitoires d'une autre impulsion faible et résonante qui se
propage simultanément dans le milieu. Le champ fort induit des
modifications transitoires dans le milieu, qui se répercutent et
modifient par rayonnement le champ de l'impulsion résonante qui se
propage. Dans un système à trois niveaux en échelle, des modulations
visibles sur le profil temporel, révèlent les déplacements lumineux
induits de manière non résonante sur les deux états excités. Leur
durée caractéristique est plus courte que celle de l'impulsion
initiale : il y a un enrichissement du spectre transmis. Ces
oscillations résultent du battement entre le champ incident et le
champ rayonné dont la fréquence varie sous l'effet des déplacements
lumineux. L'excitation "bichromatique" d'un système à deux niveaux,
présente deux configurations géométriques qui donnent accès à des
informations différentes. En plus des phénomènes précédents qui
apparaissent en configuration non colinéaire, les effets des
transitions non adiabatiques induites par le champ de contrôle se
manifestent également dans le cas colinéaire. Le champ faible est
alors une sonde particulièrement sensible à ces effets. Nous
étudions enfin une configuration où les deux impulsions, polarisées
orthogonalement, excitent de manière résonante un système à quatre
niveaux dégénérés deux à deux. Puisque le champ fort mélange les
états, les chemins d'émission et d'absorption du champ faible ont
des poids équivalents. Ces deux chemins interfèrent modulant ainsi
l'énergie de l'impulsion transmise. La combinaison des déplacements
lumineux et de ces interférences, permet de contrôler aussi bien le
gain que la forme temporelle de l'impulsion.
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Dates and versions

tel-00080477 , version 1 (17-06-2006)

Identifiers

  • HAL Id : tel-00080477 , version 1

Cite

Jean-Christophe Delagnes. CONTROLE DE LA PROPAGATION D'IMPULSIONS ULTRACOURTES. EFFETS DE DELACEMENTS LUMINEUX. Physique Atomique [physics.atom-ph]. Université Paul Sabatier - Toulouse III, 2005. Français. ⟨NNT : ⟩. ⟨tel-00080477⟩
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