Mesures de non réciprocités magnéto-électro-optiques par métrologie de fréquence

par Hugo Bitard

Thèse de doctorat en Interférométrie optique, métrologie de fréquence

Sous la direction de Cécile Robilliard.

Soutenue en 2013

à Toulouse 3 .


  • Résumé

    Cette thèse s'inscrit dans le domaine de la métrologie de fréquence. Elle a pour objet l'observation d'un effet magnéto-électrique bilinéaire en E et B dans des milieux dilués, encore non observé au début de cette thèse. Nous nous intéressons particulièrement au cas où E et B sont orthogonaux entre eux. Afin de détecter cet effet, nous utilisons une cavité Fabry-Pérot en anneau à 4 miroirs de haute finesse. Un faisceau issu d'un laser infra-rouge est séparé en deux afin de circuler dans deux directions contra-propageantes dans la cavité optique. Celle-ci contient des barreaux délivrant des champs électriques et magnétiques orthogonaux entre eux et également orthogonaux aux vecteurs de propagation des deux faisceaux intra-cavité. L'application de E et B a pour conséquence de modifier la fréquence de résonance de la cavité optique suivant les deux sens de propagation. On parle alors de non réciprocité directionnelle magnéto-électrique, ou encore d'anisotropie directionnelle. Celle-ci a été observée en premier lieu dans de l'Azote à pression atmosphérique, puis dans un cristal d'Er:YAG. Par la suite nous avons modifié le dispositif expérimental initial, notamment en le mettant sous vide, dans le but de mesurer l'effet d'anisotropie directionnelle magnéto-électrique à des pressions sub-atmosphériques. D'autre part, des mesures de polarisations propres de cavités optiques non planes ont également été effectuées afin d'insister sur l'importance de celles-ci pour les mesures de l'effet d'anisotropie directionnelle magnéto-électrique. Il a été réalisé des cavités en nœud papillon, fortement non planes avec une biréfringence en réflexion négligeable, puis des cavités en anneaux, légèrement non planes avec une biréfringence en réflexion non négligeable. Ces dernières sont similaires aux cavités de mesures utilisées pour la détection de l'effet magnéto-électrique étudié.

  • Titre traduit

    Measurements of magneto-electro-optic non reciprocities by frequency metrology


  • Résumé

    This thesis is in the field of frequency metrology. It relates the observation of a bilinear magneto-electric effect in E and B in dilute media, not yet observed at the beginning of this thesis. We are particularly interested in cases where E and B are mutually orthogonal. To detect this effect, we use a high finesse Fabry-Perot ring cavity with 4 mirrors. A beam emitted by an infrared laser is split into two in order to circulate in two counterpropagating directions inside the optical cavity. This cavity contains rods delivering orthogonal electric and magnetic fields to each other and also orthogonal to the propagation vectors of the two intra-cavity beams. The application of E and B changes the resonant frequencies of the optical cavity for the two directions of propagation. This is called magneto-electric directional anisotropy. This effect was first observed in nitrogen gas at atmospheric pressure and in a followinf experiment in a crystal of Er: YAG. Next we modified the original experimental device, by putting it under vacuum in order to measure the effect of magneto-electric directional anisotropy in gases at sub-atmospheric pressures. Moreover, eigen polarization measurements of non-planar optical cavities have also been made to emphasize the importance of these for measuring the effect of magneto-electric directional anisotropy. It was made using bowtie cavities, highly non-planar with negligible birefringence in reflection, and ring cavities, slightly non-planar with a significant birefringence in reflection. These cavities are similar to the ones used for the detection of the magneto-electric effect studied in this thesis.

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Informations

  • Détails : 1 vol. (162 p.)
  • Annexes : Bibliogr. p. 155-162

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  • Bibliothèque : Université Paul Sabatier. Bibliothèque universitaire de sciences.
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : 2013 TOU3 0147
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