L’optique non linéaire et ses matériaux
Méthodes expérimentales de l’optique non linéaire
B. Honerlage
Groupe d’optique Non Linéaire et d’optoélectronique, Institut de Physique et Chimie
des Matériaux de Strasbourg, UMR 7504 du CNRS, ULP, 23 rue du Loess, BP. 20 CR,
67037 Strasbourg cedex, France
Résumé : Dans cet article, nous discutons les différentes techniques et méthodes expérimentales
utilisées en spectroscopie optique non linéaire. En particulier, nous considérons les changements
d’absorption et de dispersion des matériaux soumis à une forte intensité d’excitation, des mesures de
photoluminescence et de gain optique ainsi que du mélange à quatre ondes dans différentes
configurations. Dans nos exemples, nous appliquons principalement ces méthodes à des semiconducteurs possédant des zones interdites directes et dipôles actives où des quasi-particules
électroniques peuvent être excitées en résonance. Nous obtenons ainsi des informations sur leur durée
de vie et de cohérence, les processus de collision et de relaxation d’énergie ainsi que sur les propriétés
de transport de ces matériaux.
I. INTRODUCTION : LE CONCEPT DES POLARITONS EXCITONIQUES DANS
DES SEMI-CONDUCTEURS MASSIFS
Dans ce cours, nous discutons principalement la spectroscopie optique des semi-conducteurs
soumis à une forte intensité d’excitation lumineuse résonante. Nous introduisons donc tout
d’abord le concept du polariton excitonique. Il décrit la relation de dispersion du champ
électromagnétique et le lie avec la fonction diélectrique complexe.
Nous considérons l’équation de Maxwell macroscopique qui relie le champ électrique Ë
(qui dépend de sa coordonnée dans l’espace 7 et du temps t) et la polarisation
avec le
déplacement électrique 6 :
-i+
+ +
+ +
D ( r , t ) = E , E ( r , t ) + P ( r , t )
(1)
-3
EO est la permittivité du vide. Les composantes Pi, i = (x,y,z) du vecteur P 9 sont reliées à
celles du champ électrique par le tenseur de la susceptibilité x( r , r’, t , t ‘ ) :,
+ +
4 (7, t ) = E, jjx, (7, F’, t , t ‘ ) E j (7, t ) d 3r’dt’
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Méthodes expérimentales de l’optique non linéaire
B. Honerlage
Groupe d’optique Non Linéaire et d’optoélectronique, Institut de Physique et Chimie
des Matériaux de Strasbourg, UMR 7504 du CNRS, ULP, 23 rue du Loess, BP. 20 CR,
67037 Strasbourg cedex, France
Résumé : Dans cet article, nous discutons les différentes techniques et méthodes expérimentales
utilisées en spectroscopie optique non linéaire. En particulier, nous considérons les changements
d’absorption et de dispersion des matériaux soumis à une forte intensité d’excitation, des mesures de
photoluminescence et de gain optique ainsi que du mélange à quatre ondes dans différentes
configurations. Dans nos exemples, nous appliquons principalement ces méthodes à des semiconducteurs possédant des zones interdites directes et dipôles actives où des quasi-particules
électroniques peuvent être excitées en résonance. Nous obtenons ainsi des informations sur leur durée
de vie et de cohérence, les processus de collision et de relaxation d’énergie ainsi que sur les propriétés
de transport de ces matériaux.
I. INTRODUCTION : LE CONCEPT DES POLARITONS EXCITONIQUES DANS
DES SEMI-CONDUCTEURS MASSIFS
Dans ce cours, nous discutons principalement la spectroscopie optique des semi-conducteurs
soumis à une forte intensité d’excitation lumineuse résonante. Nous introduisons donc tout
d’abord le concept du polariton excitonique. Il décrit la relation de dispersion du champ
électromagnétique et le lie avec la fonction diélectrique complexe.
Nous considérons l’équation de Maxwell macroscopique qui relie le champ électrique Ë
(qui dépend de sa coordonnée dans l’espace 7 et du temps t) et la polarisation
avec le
déplacement électrique 6 :
-i+
+ +
+ +
D ( r , t ) = E , E ( r , t ) + P ( r , t )
(1)
-3
EO est la permittivité du vide. Les composantes Pi, i = (x,y,z) du vecteur P 9 sont reliées à
celles du champ électrique par le tenseur de la susceptibilité x( r , r’, t , t ‘ ) :,
+ +
4 (7, t ) = E, jjx, (7, F’, t , t ‘ ) E j (7, t ) d 3r’dt’
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