Phase and Polarization Pulse Shaping for Nonlinear Microscopy. - TEL - Thèses en ligne Accéder directement au contenu
Thèse Année : 2010

Phase and Polarization Pulse Shaping for Nonlinear Microscopy.

Mise en forme d'impulsions en phase et polarisation pour la microscopie non-linéaire.

Peter Schön
  • Fonction : Auteur
  • PersonId : 880674

Résumé

The amplitude, spectral phase and polarization shape of ultrashort laser pulses in the femtosecond regime can strongly influence the outcome of nonlinear optical experiments. In this PhD thesis we present a pulse shaping setup based on two spatial light modulators (SLM) to control these three properties simultaneously for all frequencies present in the pulse. A method is developed to read out the individual components of the second-order nonlinear susceptibility of crystalline and biomolecular media based on second-harmonic generation (SHG). A similar approach is developed for coherent anti-Stokes Raman scattering (CARS). On this basis local orientational order of molecules can be determined by single pulse measurements. A polarimetric approach based on two-photon fluorescence (TPEF) is presented to quantify the polarization distortions that are introduced by all optical elements in the beam path. Spectral phase distortions are determined and corrected either by an evolutionary strategy or a single-beam homodyne SPIDER (spectral phase interferometry for direct-electric field reconstruction) method. Furthermore, nonlinear signal enhancements by photonic structures are characterized by SHG for nano-apertures in a metallic film and by single pulse CARS with amplitude, phase and polarization shaping for dielectric microspheres.
La mise en forme en amplitude, phase spectrale et polarisation des impulsions laser ultracourtes dans le régime femtoseconde peut fortement influencer le résultat d'une expérience d'optique non-linéaire. Dans cette thèse nous présentons un dispositif de façonnage d'impulsions basé sur l'utilisation de deux modulateurs spatiaux de lumière (SLM) pour contrôler ces trois propriétés simultanément et ce pour toutes les fréquences présentes dans l'impulsion. Une méthode basée sur la génération de second harmonique (SHG) est développée pour lire individuellement les composantes de la susceptibilité non-linéaire du deuxième ordre dans les milieux cristallins et biomoléculaires. Une approche similaire a été utilisée pour la diffusion Raman anti-Stokes cohérente (CARS). Pour cette étude, l'ordre d'orientation des molécules peut être déterminé par des mesures d'impulsion unique. Une approche polarimétrique basée sur la fluorescence à deux photons (TPEF) est présentée pour quantifier les distorsions introduites par tous les éléments optiques dans le trajet du faisceau. Des distorsions de la phase spectrale sont déterminées et corrigées soit par une stratégie évolutive ou par une méthode SPIDER (interférométrie de phase spectrale pour la reconstruction directe du champ électrique) homodyne d'impulsion unique. De plus, l'exaltation des signaux non-linéaires par des structures photoniques est caractérisée par SHG pour des nano-ouvertures dans un film métallique et par impulsion unique CARS pour des microsphères diélectriques avec un façonnage en amplitude, phase et polarisation.
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Dates et versions

tel-00526492 , version 1 (14-10-2010)

Identifiants

  • HAL Id : tel-00526492 , version 1

Citer

Peter Schön. Phase and Polarization Pulse Shaping for Nonlinear Microscopy.. Physics [physics]. Université Paul Cézanne - Aix-Marseille III, 2010. English. ⟨NNT : ⟩. ⟨tel-00526492⟩
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