Mesure de l’effet Kerr d’ordre élevé des constituants de l’air

Vincent Loriot, Edouard Hertz, Olivier Faucher, Bruno Lavorel

Equipe PFL, Institut Carnot de Bourgogne,

UMR CNRS-Université de Bourgogne

9 Av. A. Savary, BP 47870, F-21078 Dijon Cedex, France

http://icb.u-bourgogne.fr/OMR/PFL/

JPU 28 avril 2009

Plan

• L'alignement moléculaire post-impulsion

(du point de vue intuitif)

• Biréfringence & Technique de polarisation

• Mesure des indices n2

• Mesure des indices d’ordre supérieur

• Conclusion & perspectives

L’alignement du point de vue intuitif

Molécules linéaires:N2 & O2

Rotation:J =BeJ(J+1)

= = 2 Be

= 6 Be

3 = 12 Be

4 = 20 Be

: :

L’alignement du point de vue intuitif

Rotation:J =BeJ(J+1)

= = 2 Be

= 6 Be

3 = 12 Be

4 = 20 Be

: :

Molécules linéaires:N2 & O2

Axe de polarisation

Axe moléculair

e

N2 300 K50 TW.cm-2 100 fs

L'alignement moléculaire du point de vue intuitif

<cos2>Pour caractériser

l'alignement

Alignement & Biréfringence

Alignement

<cos2> > 1/3

n_|_

n//

n_|_

n//

n_|_

n//

Isotrope

<cos2> = 1/3

Délocalisation planaire

<cos2> < 1/3

Dispositif expérimental

Laser source

Signal Sonde

Pompe

Polarisations

BiréfringenceCC

BS

PMT

Signal

Pompe

/2

Pompe

Sonde

boxcar

Détection homodyne

Détection homodyne

So(t) Ipr(t)( <cos2>(t) - 1/3)2

Ajustement sur la forme

<cos2>(t) mesuré

Ligne à

reta

rd

Pompe

Sonde

Forme du signal & Alignement

Détection homodyne

So(t) Ipr(t)( <cos2>(t) - 1/3)21 TW.cm-2

30 TW.cm-2

60 TW.cm-2

Ajustement sur la forme

Mesure d'alignement

I <cos2>(t) Forme

V. Renard, M. Renard, S. Guérin, Y.T. Pashayan, B. Lavorel, O. Faucher, and H. R. Jauslin. Phy. Rev Lett. 90 153601 (2003)

Polarisation 1D & effet Kerr instantané

n//= n2I n_|_= 1/3 n2I

nbir= 2/3 n2I

n_|_

n//

R. W. Boyd, Nonlinear optics third ed. academic press 2007

Biréfringence & effet Kerr instantané

Gazn2 [1]

(10-7cm2/TW)

n2 (polarisation) [2]

(10-7cm2/TW)

N2 2,3 ± 0,4 2,2 ± 0,4

O2 5,1 ± 0,7 3,2 ± 0,7

Argon 1,4 ± 0,2 2,0 ± 0,2

Air 2,9 ± 0,4 2,4 ± 0,5

hétérodyné

[1] E. T. J. Nibbering, G. Grillon, M. A. Franco, B. S. Prade, and A. Mysyrowicz. JOSA B, 14 :650, 1997.[2] V. Loriot, E. Hertz, O. Faucher, B. Lavorel. En préparation

n_|_

n//

Détection hétérodyne

Détection hétérodyne

SeP(t) Ipr(t) ( <cos2>(t) - 1/3 + P )2

P>0

-P<0

Détection hétérodyne pure

Se(t) SeP(t) – Se

-P (t) Se(t) Ipr(t) ( <cos2>(t) - 1/3 )

Ajustement de la forme mesure de <cos2>(t)

Conservation du signe

BiréfringenceAdditionnelle

Mesure des indices Kerr instantanés d'ordres élevés

Technique de polarisation uniquement sensible à la biréfringence:

+ Alignement moléculaire

+ Effet Kerr électronique

- Ionisation (isotrope)

Conservation du signe en détection hétérodyne

20 TW.cm-2

40 TW.cm-2

45 TW.cm-2

Important Effet Kerr • Négatif

• Ordre élevé

Mesure des indices Kerr instantanés d'ordres élevés

V. Loriot, E. Hertz, O. Faucher, B. Lavorel. En préparation

n// = n2 I + n4 I2 + n6 I3 + n8 I4+…

nbir=2/3n2 I + 4/5n4 I2 + 6/7n6 I3 + 8/9n8 I4+…

Variation d'indice Kerr & éclairement

Conclusion & perspectives

V. Loriot, P. Béjot, E. Hertz, O. Faucher, B. Lavorel, S. Henin, J. Kasparian, and J.-P. Wolf. En préparation

JPU 2009Mercredi 29 avril

9H00

• Nouvelle mesure des indices n2 des éléments de l’air

• Première mise en évidence expérimentale de l’existence des indices d’ordre supérieurs

• Mesure des indices d’ordres élevés

• Perspectives: mesure de Dispersion & Filamentation

Merci de votre attention& Merci à tous!!!

Merci de votre attention& Merci à tous!!!

Ajustement de l’éclairement

Plasma and biréfringence

np// = -1/2 ne/ncr =? np_|_

Temps de vie de la biréfringence plasma ~fs

Effet instantané?

Non linéarité & plasma

Kerr seul

n2 + plasma