Descriptif
Ce cours comporte deux parties distinctes, une portant sur l'optique guidée, l'autre à l'optique non linéaire. Bien qu’il y ait potentiellement des interactions entre ces deux domaines, ce sujet (trop amont) n’est pas abordé dans le cadre de ce cours. En revanche, les deux domaines relèvent d’une approche électromagnétique de l’optique.
Le cours d’optique guidée introduit ses principaux concepts. Dans une première partie sont résumés les principaux avantages et limitations du transfert d’information par voie optique guidée. Les fondamentaux de l’optique intégrée sont détaillés. Dans la troisième partie, les principales propriétés des fibres monomodes ou multimodes, basées sur le guidage de la lumière par réflexion totale, sont présentées ainsi que la procédure à suivre pour calculer les modes guidés et les principales caractéristiques de la fibre telles que la bande passante ou la dispersion.
Le cours d’optique non linéaire aborde les notions élémentaires liés à la génération de signaux optiques d’une autre fréquence que le signal initial. Ce type d’effet, nécessitant des faisceaux intenses le plus souvent laser, est très utile en optique instrumentale.
Objectifs pédagogiques
Sur l'optique guidée, l’objectif du cours est pour l’étudiant de connaitre les avantages et limitations de l’optique guidée pour le transfert d’information et de connaitre les procédures à suivre pour calculer les modes de propagation dans les structures de guide les plus courantes (fibres optiques, guide plan).
Sur l'optique non linéaire, l'objectif est de découvrir les principales notions, comprendre les mécanismes et de savoir mettre en oeuvre les équations de conversion de photons.
A l'issue de cet enseignement, les élèves seront capables de:
- Maitriser le domaine de l'optique et de la photonique
- Etre capable de mettre en oeuvre tout projet intégrant l'optique et la photonique
- Mettre en oeuvre la démarche scientifique (comprendre les théories, les phénomènes physiques, maitriser les ordres de grandeurs, savoir faire des approximations)
- Modéliser des phénomènes physiques et des systèmes réels
- Travaux dirigés : 9
- Cours magistral : 12
Diplôme(s) concerné(s)
UE de rattachement
- 8S-329-SCI : Physique, Image, Biomédical
Pour les étudiants du diplôme Diplôme d'ingénieur de l'Institut d'Optique Théorique et Appliquée
Equation de Maxwell
Format des notes
Numérique sur 20Pour les étudiants du diplôme Diplôme d'ingénieur de l'Institut d'Optique Théorique et Appliquée
Vos modalités d'acquisition :
Examen écrit de trois heures, calculatrice & documents autorisés
Le rattrapage est autorisé (Note de rattrapage conservée écrêtée à une note seuil de 12)- le rattrapage est obligatoire si :
- Note initiale < 6
Le coefficient de l'UE est : 15
Programme détaillé
Optique Guidée :
1. Introduction à l’optique guidée
2. Guides planaires
a. Guide symétrique: Approche électromagnétique
b. Guide symétrique: Approche géométrique
c. Guide asymétrique
3. Fibres optiques
a. Fibres optiques multimodes à saut d’indice
b. Fibres optiques monomodes
c. Origines des pertes optiques dans les liaisons à fibres optiques
Optique non linéaire :
I Equations de propagation dans un milieu non linéaire
II Effets non linéaire du second ordre
Doublage de fréquence
Condition d'accord de phase
Mélange à trois ondes (Sum-frequency generation, Optical parametric amplification …)
Effet Pockels
III Effets non linéaire du troisième ordre
Effet Kerr statique et Effet Kerr optique