Mesure de leffet Kerr dordre lev des constituants

Mesure de l’effet Kerr d’ordre élevé des constituants de l’air JPU 28 avril 2009 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/

Plan • L'alignement moléculaire post-impulsion (du point de vue intuitif) • Biréfringence & Technique de polarisation • Mesure des indices n 2 • Mesure des indices d’ordre supérieur • Conclusion & perspectives

L’alignement du point de vue intuitif Rotation: n. J =Be. J(J+1) Molécules linéaires: N 2 & O 2 n = 2 Be n = 6 Be n 3 = 12 Be n 4 = 20 Be : :

L’alignement du point de vue intuitif Rotation: n. J =Be. J(J+1) Molécules linéaires: N 2 & O 2 n = 2 Be n = 6 Be n 3 = 12 Be n 4 = 20 Be : :

L'alignement moléculaire du point de vue intuitif Axe moléculaire Axe de polarisation <cos 2 > Pour caractériser l'alignement N 2 300 K 50 TW. cm-2 100 fs

Alignement & Biréfringence n// Alignement n_|_ <cos 2 > > 1/3 n// Isotrope n_|_ <cos 2 > = 1/3 Délocalisation planaire <cos 2 > < 1/3 n// n_|_

Dispositif expérimental Pompe Signal Sonde bo xc ar Polarisations PM T Pompe BS l/2 Signal m Po e nd So Biréfringence CC pe r se La rce sou

Détection homodyne Pompe Sonde Ligne à retard Détection homodyne So(t) Ipr(t) ( <cos 2 >(t) - 1/3)2 <cos 2 >(t) mesuré Ajustement sur la forme

Forme du signal & Alignement Détection homodyne So(t) Ipr(t) ( <cos 2 >(t) - 1/3)2 I <cos 2 >(t) 1 TW. cm-2 Forme 30 TW. cm-2 Ajustement sur la forme Mesure d'alignement 60 TW. cm-2 V. Renard, M. Renard, S. Guérin, Y. T. Pashayan, B. Lavorel, O. Faucher, and H. R. Jauslin. Phy. Rev Lett. 90 153601 (2003)

Polarisation 1 D & effet Kerr instantané n//= n 2 I n_|_= 1/3 n 2 I nbir= 2/3 n 2 I R. W. Boyd, Nonlinear optics third ed. academic press 2007 n_|_

Biréfringence & effet Kerr instantané n 2 [1] n 2 (polarisation) [2] (10 -7 cm 2/TW) N 2 2, 3 ± 0, 4 2, 2 ± 0, 4 O 2 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 Gaz hétérodyné n// n_|_ [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

Détection hétérodyne Se. P(t) Ipr(t) ( <cos 2 >(t) - 1/3 + P )2 Détection hétérodyne pure Biréfringence Additionnelle Se(t) Se. P(t) – Se-P (t) Se(t) Ipr(t) ( <cos 2 >(t) - 1/3 ) Conservation du signe P>0 -P<0 Ajustement de la forme mesure de <cos 2 >(t)

Mesure des indices Kerr instantanés d'ordres élevés Technique de polarisation uniquement sensible à la biréfringence: + Alignement moléculaire 20 TW. cm-2 + Effet Kerr électronique - Ionisation (isotrope) Conservation du signe en détection hétérodyne 40 TW. cm-2 45 TW. cm-2 Important Effet Kerr • Négatif • Ordre élevé

Mesure des indices Kerr instantanés d'ordres élevés n// = n 2 I + n 4 I 2 + n 6 I 3 + n 8 I 4+… nbir=2/3 n 2 I + 4/5 n 4 I 2 + 6/7 n 6 I 3 + 8/9 n 8 I 4+… V. Loriot, E. Hertz, O. Faucher, B. Lavorel. En préparation

Variation d'indice Kerr & éclairement

Conclusion & perspectives • Nouvelle mesure des indices n 2 des éléments de l’air • Première mise en évidence expérimentale de l’existence des indices d’ordre supérieurs • Mesure des indices d’ordres élevés JPU 2009 Mercredi 29 avril 9 H 00 • Perspectives: mesure de Dispersion & Filamentation V. Loriot, P. Béjot, E. Hertz, O. Faucher, B. Lavorel, S. Henin, J. Kasparian, and J. -P. Wolf. En préparation

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 n 2 + plasma