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Mesure de leffet Kerr dordre élevé des constituants de lair Vincent Loriot, Edouard Hertz, Olivier Faucher, Bruno Lavorel Equipe PFL, Institut Carnot de.

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1 Mesure de leffet Kerr dordre élevé des constituants de lair Vincent Loriot, Edouard Hertz, Olivier Faucher, Bruno Lavorel Equipe PFL, Institut Carnot de Bourgogne, UMR CNRS-Université de Bourgogne 9 Av. A. Savary, BP 47870, F Dijon Cedex, France JPU 28 avril 2009

2 Plan L'alignement moléculaire post-impulsion (du point de vue intuitif) Biréfringence & Technique de polarisation Mesure des indices n 2 Mesure des indices dordre supérieur Conclusion & perspectives

3 Lalignement du point de vue intuitif Molécules linéaires: N 2 & O 2 Rotation: J =B e J(J+1) = = 2 B e = 6 B e 3 = 12 B e 4 = 20 B e :

4 Lalignement du point de vue intuitif Rotation: J =B e J(J+1) = = 2 B e = 6 B e 3 = 12 B e 4 = 20 B e : Molécules linéaires: N 2 & O 2

5 Axe de polarisation Axe moléculaire N K 50 TW.cm fs L'alignement moléculaire du point de vue intuitif Pour caractériser l'alignement

6 Alignement & Biréfringence Alignement > 1/3 n _|_ n // n _|_ n // n _|_ n // Isotrope = 1/3 Délocalisation planaire < 1/3

7 Dispositif expérimental Laser source Signal Sonde Pompe Polarisations Biréfringence CC BS PMT Signal Pompe /2 Pompe Sonde boxca r

8 Détection homodyne S o (t) I pr (t) ( (t) - 1/3 ) 2 Ajustement sur la forme (t) mesuré Ligne à retard Pompe Sonde

9 Forme du signal & Alignement Détection homodyne S o (t) I pr (t) ( (t) - 1/3 ) 2 1 TW.cm TW.cm TW.cm -2 Ajustement sur la forme Mesure d'alignement I (t) Forme V. Renard, M. Renard, S. Guérin, Y.T. Pashayan, B. Lavorel, O. Faucher, and H. R. Jauslin. Phy. Rev Lett (2003)

10 Polarisation 1D & effet Kerr instantané n // = n 2 I n _|_ = 1/3 n 2 I n bir = 2/3 n 2 I n _|_ n // R. W. Boyd, Nonlinear optics third ed. academic press 2007

11 Biréfringence & effet Kerr instantané Gaz n 2 [1] (10 -7 cm 2 /TW) n 2 (polarisation) [2] (10 -7 cm 2 /TW) N2N2 2,3 ± 0,42,2 ± 0,4 O2O2 5,1 ± 0,73,2 ± 0,7 Argon 1,4 ± 0,22,0 ± 0,2 Air2,9 ± 0,42,4 ± 0,5 hétérodyné [1] E. T. J. Nibbering, G. Grillon, M. A. Franco, B. S. Prade, and A. Mysyrowicz. JOSA B, 14 :650, [2] V. Loriot, E. Hertz, O. Faucher, B. Lavorel. En préparation n _|_ n //

12 Détection hétérodyne S e P (t) I pr (t) ( (t) - 1/3 + P ) 2 P>0 -P<0 Détection hétérodyne pure S e (t) S e P (t) – S e - P (t) S e (t) I pr (t) ( (t) - 1/3 ) Ajustement de la forme mesure de (t) Conservation du signe Biréfringence Additionnelle

13 Mesure des indices Kerr instantanés d'ordres élevés Technique de polarisation uniquement sensible à la biréfringence: + Alignement moléculaire + Effet Kerr électronique - Ionisation (isotrope) Conservation du signe en détection hétérodyne 20 TW.cm TW.cm TW.cm -2 Important Effet Kerr Négatif Ordre élevé

14 Mesure des indices Kerr instantanés d'ordres élevés V. Loriot, E. Hertz, O. Faucher, B. Lavorel. En préparation n // = n 2 I + n 4 I 2 + n 6 I 3 + n 8 I 4 +… n bir =2/3n 2 I + 4/5n 4 I 2 + 6/7n 6 I 3 + 8/9n 8 I 4 +…

15 Variation d'indice Kerr & éclairement

16 Conclusion & perspectives V. Loriot, P. Béjot, E. Hertz, O. Faucher, B. Lavorel, S. Henin, J. Kasparian, and J.-P. Wolf. En préparation JPU 2009 Mercredi 29 avril 9H00 Nouvelle mesure des indices n 2 des éléments de lair Première mise en évidence expérimentale de lexistence des indices dordre supérieurs Mesure des indices dordres élevés Perspectives: mesure de Dispersion & Filamentation

17 Merci de votre attention & Merci à tous!!!

18

19 Ajustement de léclairement

20 Plasma and biréfringence n p// = -1/2 n e /n cr =? n p_|_ Temps de vie de la biréfringence plasma ~fs Effet instantané?

21 Non linéarité & plasma Kerr seul n 2 + plasma


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