Mesure de l’effet Kerr d’ordre élevé des constituants de l’air JPU 28 avril 2009 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-21078 Dijon Cedex, France http://icb.u-bourgogne.fr/OMR/PFL/

Plan L'alignement moléculaire post-impulsion (du point de vue intuitif) Biréfringence & Technique de polarisation Mesure des indices n2 Mesure des indices d’ordre supérieur Conclusion & perspectives

L’alignement du point de vue intuitif Rotation: nJ =BeJ(J+1) n=  n= 2 Be n= 6 Be n3 = 12 Be n4 = 20 Be : Molécules linéaires: N2 & O2

L’alignement du point de vue intuitif Rotation: nJ =BeJ(J+1) n=  n= 2 Be n= 6 Be n3 = 12 Be n4 = 20 Be : Molécules linéaires: N2 & O2

L'alignement moléculaire du point de vue intuitif  Axe moléculaire <cos2> Pour caractériser l'alignement N2 300 K 50 TW.cm-2 100 fs Axe de polarisation

Alignement & Biréfringence <cos2> > 1/3 n_|_ n// Isotrope <cos2> = 1/3 n_|_ n// Délocalisation planaire <cos2> < 1/3 n_|_

Dispositif expérimental Pompe Signal Sonde boxcar Polarisations PMT Pompe l/2 CC BS Signal Biréfringence Sonde Pompe Laser source

Détection homodyne Pompe Sonde Détection homodyne Ligne à retard Détection homodyne So(t)  Ipr(t)( <cos2>(t) - 1/3)2 <cos2>(t) mesuré Ajustement sur la forme

Forme du signal & Alignement Détection homodyne So(t)  Ipr(t)( <cos2>(t) - 1/3)2 1 TW.cm-2 I <cos2>(t) Forme 30 TW.cm-2 Ajustement sur la forme Mesure d'alignement 60 TW.cm-2 V. Renard, M. Renard, S. Guérin, Y.T. Pashayan, B. Lavorel, O. Faucher, and H. R. Jauslin. Phy. Rev Lett. 90 153601 (2003)

Polarisation 1D & effet Kerr instantané n//= n2I n_|_= 1/3 n2I nbir= 2/3 n2I R. W. Boyd, Nonlinear optics third ed. academic press 2007

Biréfringence & effet Kerr instantané hétérodyné Gaz n2 [1] (10-7cm2/TW) n2 (polarisation) [2] N2 2,3 ± 0,4 2,2 ± 0,4 O2 5,1 ± 0,7 3,2 ± 0,7 Argon 1,4 ± 0,2 2,0 ± 0,2 Air 2,9 ± 0,4 2,4 ± 0,5 n// n_|_ [1] E. T. J. Nibbering, G. Grillon, M. A. Franco, B. S. Prade, and A. Mysyrowicz. JOSA B, 14 :650, 1997. [2] V. Loriot, E. Hertz, O. Faucher, B. Lavorel. En préparation

SeP(t)  Ipr(t)  ( <cos2>(t) - 1/3 + P )2 Détection hétérodyne Détection hétérodyne SeP(t)  Ipr(t)  ( <cos2>(t) - 1/3 + P )2 Détection hétérodyne pure Se(t)  SeP(t) – Se-P (t) Biréfringence Additionnelle P>0 Se(t)  Ipr(t) ( <cos2q>(t) - 1/3 ) Conservation du signe -P<0 Ajustement de la forme mesure de <cos2>(t)

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-2 40 TW.cm-2 45 TW.cm-2 Important Effet Kerr Négatif Ordre élevé

Mesure des indices Kerr instantanés d'ordres élevés n// = n2 I + n4 I2 + n6 I3 + n8 I4+… nbir=2/3n2 I + 4/5n4 I2 + 6/7n6 I3 + 8/9n8 I4+… V. Loriot, E. Hertz, O. Faucher, B. Lavorel. En préparation

Variation d'indice Kerr & éclairement

Conclusion & perspectives Nouvelle mesure des indices n2 des éléments de l’air Première mise en évidence expérimentale de l’existence des indices d’ordre supérieurs Mesure des indices d’ordres élevés Perspectives: mesure de Dispersion & Filamentation JPU 2009 Mercredi 29 avril 9H00 V. Loriot, P. Béjot, E. Hertz, O. Faucher, B. Lavorel, S. Henin, J. Kasparian, and J.-P. Wolf. En préparation

Merci de votre attention & Merci à tous!!!

Merci de votre attention & Merci à tous!!!

Ajustement de l’éclairement

Plasma and biréfringence Dnp// = -1/2 ne/ncr =? Dnp_|_ Temps de vie de la biréfringence plasma ~fs Effet instantané?

Non linéarité & plasma Kerr seul n2 + plasma