Métrologie de l'indice non-linéaire dans les verres en régime nanoseconde, picoseconde et sub-picoseconde

Metrology of the nonlinear refractive index of glasses in nanoseconde, picoseconde and sub-picoseconde regime

• Auteur / Autrice : Franck Billard
• Direction : Hassan Akhouayri
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Électronique, optique et systèmes
• Date : Soutenance en 2005
• Etablissement(s) : Aix-Marseille 3

Mots clés

Mots clés contrôlés

Verre optique

Silice

Lasers femtoseconde

Réfractométrie

Optique non linéaire

Résumé

Afin d'étudier la contribution des non-linéarités à l'endommagement laser ou de prévoir l'évolution d'une impulsion courte, la mesure précise de l'indice de réfraction non-linéaire est importante. Plusieurs bancs de mesure, reposant sur la méthode de Z-scan, sensibles à de faibles indices de réfraction non-linéaire ont été développés afin d'étudier la contribution des différents mécanismes. Nous avons développé un modèle numérique permettant d'étudier le signal. Nous montrons que le profil spatial du faisceau avait une grande importance sur la mesure. Ensuite la réalisation expérimentale des bancs comprenant tous les moyens de caractérisation nécessaires à une mesure absolue est détaillée. Enfin, une étude de l'indice de réfraction non-linéaire de la silice est entreprise pour différents régimes temporels. Une grande dépendance avec la durée des impulsions et l'absence d'effets thermiques sont constatées ainsi qu'une contribution non négligeable de l'électrostriction en nanoseconde.

To study the contribution of nonlinear effects to laser damage or predict ultrafast pulses evolution, nonlinear refractive index has to be measured accurately. To study the different contribution to nonlinear index we have implemented several sensitive measurement benches based on the Z-scan method. First, we have developed a general simulation algorithm. Thanks to it the signal obtained by this method is shown highly dependent on the spatial beam profile at the beam waist and on its evolution around the waist. Then, we present the experimental set-up including the tools needed to verify and characterize the experimental beam and reduce errors on the determination of the nonlinear index. Finally, this set-up is applied to the study of the nonlinear index of silica for different pulses durations. The nonlinear index of fused silica is found highly dependent on the pulses duration. Thermal effects are negligible and the contribution of electrostriction is important for nanosecond pulses.