Développement d'un spectromètre femtoseconde à base d'une fibre à cristaux photoniques et photophysique ultra-rapide du vert de Malachite

par Nhan Le Cong

Thèse de doctorat en Physique

Sous la direction de Stefan Haacke.

Soutenue en 2010

à Strasbourg .


  • Résumé

    Le sujet de cette thèse se situe dans le domaine de la spectroscopie femtoseconde de molécules organiques en phase condensée. Dans ce contexte, nous avons implémenté, en premier lieu, une expérience d’absorption transitoire large bande à partir d’une source laser non-amplifié et la génération de supercontinuum (SC) dans les fibres à cristaux photoniques (PCF). Ce spectromètre a montré des performances remarquables : une haute sensibilité, un bon rapport signal à bruit et une grande résolution temporelle. A travers ce développement, nous avons démontré la possibilité de faire des expériences pompe-sonde large bande avec des sources laser de faible énergie, ce qui permet de construire des expériences plus compactes et moins coûteuses. Ensuite, nous avons étudié en détail la génération du SC. Les SC ont été générés au coeur et dans l’interstice de la gaine de la PCF. Nous les avons caractérisés en fonction de la longueur de la PCF dans le but de comprendre leur développement spectral et leur comportement temporel au cours de la propagation. La photo-dynamique du vert de Malachite (MG) a été clarifiée sur toute la gamme spectrale allant du proche UV jusqu'au proche infrarouge. Nous avons déterminé les temps de vie des états excités par ajustements numériques. Ces résultats dévoilent une dépendance des temps de vie en fonction de la longueur d’onde, traduisant une évolution progressive sur le potentiel de l’état excité d’une part, et une relaxation vibrationnelle dans S0 d’autre part. Une analyse détaillée des données montre que la relaxation de l’état implique, en plus des espèces vibrationnellement chaudes, des molécules piégées dans une configuration méta-stable. Avec ces nouvelles informations, nous avons proposé un schéma réactionnel complet pour la photo-relaxation du MG.

  • Titre traduit

    Development of a femtosecond spectrometer based on a photonic crystal fiber and ultrafast photophysics of malachite green


  • Résumé

    The subject of this thesis is in the field of femtosecond spectroscopy of molecules in the condensed phase. In this context, we have implemented, at first, a broadband transient absorption experiment based on a non-amplified laser source and the generation of supercontinuum (SC) in short sub-cm pieces of photonic crystal fibers (PCF). This spectrometer has shown remarkable performances: high sensitivity, high ratio of signal to noise and high temporal resolution. Through this development, we have demonstrated the possibility to do the broadband pump-probe experiments with laser sources of low energy, which will help to build more compact and less expensive experiments. Next, we have studied in detail the generation of SC. The SC was generated in the core and the gap of the cladding (interstices) of the PCF. They were characterized according to the fiber length in order to understand their spectral and temporal development during the propagation. The photo-dynamics of Malachite Green (MG) have been clarified over the entire spectral range from near UV to near infrared. A few novel results are reported, including most importantly the probe wavelength dependence of the excited and ground state lifetimes reflecting a gradual shift on the potential of the excited state, and a vibrational relaxation in S, respectively. A 0detailed analysis shows that the state relaxation involves two kinds of populations: hot molecules and meta-stable configurations. With this new information, we have proposed a complete reaction scheme for the photo-relaxation of MG.

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Informations

  • Détails : 1 vol. (105 p.)
  • Notes : Publication autorisée par le jury
  • Annexes : Notes bibliogr.

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  • Bibliothèque : Université de Strasbourg. Service commun de la documentation. Bibliothèque Blaise Pascal.
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : Th.Strbg.Sc.2010;0517
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