Pompage optique avec un laser : théorie non-perturbative et étude expérimentale de la réponse non-linéaire dans le cas du néon

Michel Blanc Dumont

M. Ducloy

L’analyse de la lumière de fluorescence émise par des atomes pompés optiquement par un faisceau laser polarisé permet un grand nombre d’expériences. Pour une grande partie de ces expériences (effet Hanle, résonance magnétique, croisement de niveaux), le laser est simplement utilisé comme une source lumineuse particulièrement bien adaptée au pompage optique des niveaux excités. Ce premier ensemble d’expériences peut être interprété dans le cadre de la réponse linéaire du milieu atomique à l’irradiation laser. Cependant, à cause des fortes intensités d’irradiation mises en jeu, il apparaît aussi des effets non linéaires par rapport à l’intensité laser. Cette réponse non linéaire peut apparaître de deux façons :

Paul Mandel, Ilya Prigogine

Jerome Paye

Un codage de l'information sous la forme d'impulsions lumineuses ultra-breves permettrait d'atteindre des densites temporelles d'information tres grandes. C'est pourquoi la conception de dispositifs optiques ultra-rapides de commutation et de stockage de l'information devient necessaire. Le fabry-perot non lineaire est constitue d'un milieu optiquement non lineaire place entre deux miroirs paralleles. Ce systeme presente des comportements de commutation et de bistabilite optiques lorsqu'il est illumine avec des faisceaux d'intensites constantes. Le milieu non lineaire utilise est un semi-conducteur dans la zone de transparence, au voisinage du bord d'absorption. La non-linearite optique ultra-rapide est l'effet stark optique dont l'etude experimentale a forte intensite est presentee. L'analyse de la propagation dans ce milieu fortement dispersif et non lineaire est operee dans l'espace des phases temps-frequence a l'aide de la fonction de distribution de wigner. La propagation d'impulsions courtes dans un fabry-perot est examinee theoriquement, d'abord dans le cas lineaire pour mettre en evidence la notion de temps de reponse dependant de la frequence, puis dans le cas non lineaire ou apparaissent les effets de commutation. Une evaluation complete du role temporel et spectral de ce dispositif est donnee dans l'espace temps-frequence. Le comportement du fabry-perot non lineaire est etudie experimentalement par des mesures de transmission resolues en temps et par l'analyse des modifications de la forme temporelle des impulsions lors de la traversee du dispositif. La commutation aller-retour du fabry-perot a lieu en moins de deux picosecondes: le dispositif agit comme une perte optique a temps de commutation subpicoseconde

H. D�nzer

Claude N. Cohen-Tannoudji