Contribution à la métrologie de l'indice de réfraction et de l'absorption non-linéaires dans le régime nanoseconde : amélioration de la méthode de Z-scan et simulations numériques

par Thomas Olivier

Thèse de doctorat en Optique, électronique, optronique et systèmes

Sous la direction de Hassan Akhouayri.

Soutenue en 2004

à Aix-Marseille 3 .

  • Titre traduit

    Contribution to the metrology of the nonlinear refractive index and absorption in the nanosecond regime : improvement of the Z-scan method and numerical simulations


  • Résumé

    Lorsqu'un faisceau laser de forte puissance traverse un matériau transparent, l'autofocalisation peut mener à une dégradation de la surface d'onde ou conduire à un endommagement du matériau. Afin de mieux comprendre ces phénomènes, la mesure précise de l'indice de réfraction non-linéaire est capitale. Dans le régime nanoseconde, plusieurs mécanismes peuvent mener à une variation photo-induite de l'indice de réfraction non-linéaire. Afin d'étudier les variations d'indice de réfraction photo-induites dans le régime nanoseconde, un banc de mesure sensible de faibles indices de réfraction non-linéaire a été développé. Ce banc de mesure est basé sur une méthode de mesure de déformation de faisceau : la méthode de Z-scan. A l'aide d'une parfaite maîtrise de la métrologie et d'un algorithme de simulation très général, l'indice de réfraction non-linéaire peut être mesuré avec une sensibilité de /3000 sur la variation de chemin optique dans le matériau et une erreur absolue estimée à 12% à 1064 nm et 16% à 532 nm sur l'indice de réfraction non-linéaire. Dans ces conditions, l'indice de réfraction non-linéaire de la silice et du BK7 a pu être mesuré à 1064 nm et à 532 nm. Une contribution non négligeable de l'électrostriction et des effets thermiques a pu être constatée


  • Résumé

    When a high power laser beam goes through a transparent material, self-focusing may lead to a degradation of the wave surface quality or to a damage of the material. In order to have a better understanding of these phenomena, it is crucial to obtain an accurate measurement of the nonlinear refractive index. In the nanosecond regime, several mechanisms may lead to a photoinduced variation of the nonlinear refractive index. In order to study the photoinduced variations of the nonlinear refractive index in the nanosecond regime, a sensitive measurement bench of small nonlinear refractive indexes has been developed. This measurement bench is based on a beam distortion measurement method: the Z-scan method. Thanks to a perfect mastery of the metrology and a very general simulation algorithm, the nonlinear refractive index can be measured with a sensitivity equal to /3000 on the optical path variation inside the material and an absolute error estimated to be 12% at 1064 nm and 16% at 532 nm on the nonlinear refractive index. In these conditions, the nonlinear refractive index of silica and BK7 was measured at 1064 nm and 532 nm. A non negligible contribution of electrostriction and thermal effects was noticed

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Informations

  • Détails : 225 p.
  • Notes : Publication autorisée par le jury
  • Annexes : Bibliogr. p. 215-225

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  • Bibliothèque : Université d'Aix-Marseille (Marseille. Saint-Jérôme). Service commun de la documentation. Bibliothèque de sciences.
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : T 3183
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