Dynamique spatio-temporelle de systèmes optiques et de sources sur accélérateur

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Auteur(s):  Szwaj, Christophe
Date de soutenance : 2010
Éditeur(s) : Université Lille1 - Sciences et Technologies 

Langue : Français
Garant ou directeur :  Derozier, Dominique
Classification : Physique
Discipline : Sciences physiques
Mots-clés : Dynamique spatio-temporelle Rétroaction optique Instabilités convectives
Lasers à fibre --
Cristaux liquides --
Kerr, Effet --
Chaos (théorie des systèmes) --
Lasers à électrons libres --
Impulsions laser ultra-brèves --
Rayonnement synchrotron --
Cohérence (optique) --
Optique non linéaire --

Résumé : Les travaux présentés concernent principalement la dynamique spatio-temporelle de systèmes optiques (Laser à fibre dopée, cristal liquide avec contre réaction optique) ainsi que de sources sur accélérateurs (Laser à électrons libres en particulier). Les études sont à la fois théoriques (analytiques et numériques) et expérimentales. La première partie concerne la dynamique spatio-temporelle dans des systèmes optiques construits spécialement pour présenter des structures spatiales (« patterns »), comparables à celles qu'on peut trouver dans les systèmes hydrodynamiques. Les études ont été menées sur deux systèmes. Le premier est un laser à fibre fortement multimode, pour lequel nous avons considéré la formation de patterns au sein du spectre optique. Le second est un échantillon de cristal illuminé par un laser et soumis à une rétroaction optique. Ce dispositif permet d'observer la formation de structures dans le plan transverse du faisceau laser.- Dans les deux cas nous sommes intéressés aux effets de certaines non-idéalités sur la formation et la dynamique des structures spatio-temporelles. Ainsi, les variations spatiales des paramètres de contrôle, que ce soit la forme du spectre dans le cas du laser à fibre, ou le profil transverse du faisceau de pompe dans le cas du cristal liquide, s'avèrent avoir un effet prépondérant sur la dynamique du système (instabilités induites par rampe, chaos spatio-temporel). Le bruit (d'origine thermique dans le cas du cristal liquide) a également une contribution importante au niveau de la dynamique spatio-temporelle. Des « précurseurs » de patterns et des structures entretenues par le bruit (signature d'une instabilité convective) ont été mis en évidence dans le cas de l'expérience avec le cristal liquide. La seconde partie est consacrée à la dynamique spatio-temporelle de sources sur accélérateurs.- Une des principales motivations pour ces études est le fait que ces systèmes présentent naturellement une dynamique spatio-temporelle riche. Dans un premier temps nous décrirons les travaux menées sur les lasers à électrons libres (LEL). Nous avons ainsi pu mettre en évidence une instabilité liée au bruit (émission spontanée) caractérisée par la présence de défauts spectro-temporels. Nous avons également montré qu'il était possible de supprimer ces instabilités à l'aide d'une contre-réaction optique. Cela peut être considéré comme un exemple de « contrôle » d'instabilité convective. Les études actuelles sur les sources de rayonnement de 4ème génération, en particulier sur l'injection de LEL simple passage seront également abordées. Dans un second temps, nous poursuivrons par les études relatives au rayonnement synchrotron cohérent (CSR).- En faisant interagir une impulsion laser modulée avec un paquet d'électrons au sein d'un onduleur, nous avons pu générer du rayonnement synchrotron cohérent spectralement fin et accordable dans le domaine des térahertz. En dehors de l'intérêt comme source Thz, nous utilisons cette interaction laser - paquet d'électrons comme sonde pour étudier les instabilités CSR apparaissant dans les anneaux de stockage.



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