Dynamique spatiale de la lumière et saturation de l'effet Kerr / Valentin Besse ; sous la direction de Georges Boudebs

Résumé / Abstract : Nous présentons une étude de la dynamique de la lumière et des mesures des caractéristiques non-linéaires optiques dans le disulfure de carbone.Dans la première partie, nous calculons dans le cadre d’un modèle classique des expressions des susceptibilités non-linéaires jusqu’au cinquième ordre, en tenant compte des corrections de champ local. Nous formulons diﬀérentes hypothèses que nous conﬁrmons ou inﬁrmons par la mesure des indices d’absorption et de réfraction non-linéaires. Celles-ci sont obtenues en combinant deux méthodes de caractérisation des non-linéarités au sein d’un système 4fd’imagerie. L’analyse des données expérimentales utilise une méthode nouvellement développée, qui consiste à inverser numériquement, par la méthode de Newton, les solutions analytiques des équations diﬀérentielles qui décrivent l’évolution du faisceau.Dans la deuxième partie, nous observons la ﬁlamentation d’un faisceau laser à la longueur d’onde de 532 nm et en régime picoseconde. Puis nous procédons à la mesure de l’indice de réfraction non-linéaire eﬀectif du troisième ordre n2,eﬀ en fonction de l’intensité incidente. Par un ajustement de la courbe de saturation de l’eﬀet Kerr,nous développons un nouveau modèle. La résolution numérique de celui-ci reproduit la ﬁlamentation observée.La dernière partie est consacrée à l’étude de la dynamique des solitons dissipatifs au sein de milieux à gains et pertes non-linéaires. La résolution numérique de l’équation complexe de Ginzburg-Landau cubique-quintique est réalisée suivant diﬀérentes conﬁgurations :soliton fondamental, dipôle, quadrupôle,vortex carré et rhombique.

Résumé / Abstract : We present a study of light dynamics and measurements of the nonlinear optical characteristics of carbon disulphide. In the ﬁrst part, we calculate using the classical model, the nonlinear susceptibilities up to the ﬁfth order taking into account local ﬁeld corrections. We express diﬀerent assumptions that we conﬁrm or refute by measuring the nonlinear absorption coeﬃcient and the nonlinear refractive index. The measurements are performed by means of two nonlinear characterization methods combined with an imaging 4f system. We analyse the experimental data using a newly developed method which numerically inverts the analytical solutions of the diﬀerential equations which describe the evolution of the beam, using Newton’s method. In the second part, we observe light ﬁlamentation at wavelength 532 nm, in the picoseconds regime. Then we measure the eﬀective third order nonlinear refractive index n2,eﬀ versus the incident intensity. By ﬁtting the curve of the Kerr eﬀect saturation, we develop a new model. Numerically solving this model, allows us to reproducethe experimentally observed ﬁlamentation. The last part is dedicated to the study of dissipative solitons dynamics. The complex Ginzburg-Landau equation with cubic-quintic nonlineraties is numerically solved in various conﬁgurations : soliton fundamental dipole, quadrupole, vortex and square rhombic.