Melange a quatre ondes


Melange a quatre ondes

Mélange à quatre ondes

Le mélange à quatre ondes est un effet optique non-linéaire, qui consiste en une intermodulation entre trois ondes électromagnétiques qui en génèrent ou amplifient une quatrième.

Lorsque trois ondes de fréquences \nu_1 \,, \nu_2 \, et \nu_3 \, interagissent dans un milieu non-linéaire (un accord de phase est nécessaire), elles peuvent produire les fréquences \nu_1 \pm \nu_2 \pm \nu_3

Sommaire

Caractéristiques du processus

  • En tant que processus du troisième ordre (i.e. proportionnel à \chi_{3} E^3 \,), il est généralement d'intensité assez faible, intéressant seulement en l'absence de processus de second ordre (par exemple dans un matériau centrosymétrique, où la susceptibilité non-linéaire d'ordre deux \chi_2 \, est nulle).
  • L'accord de phase est en général réalisé non colinéairement dans les solides et colinéairement en utilisation la dispersion anormale dans les gaz.
  • Le processus peut être largement plus efficace en présence d'une résonance à un ou deux photons (i.e. niveau excité du cristal considéré proche de l'énergie apportée par un ou deux des photons incidents)

Utilisations

Le mélange à quatre ondes joue un rôle important dans la génération de supercontinuum dans les fibres optiques à cristal photonique[1], particulièrement dans le cas d'impulsions longues (durée supérieure à la picoseconde)

C'est également une cause de gêne majeure dans le domaine de télécommunications par fibre optique, particulièrement dans le cas de multiplexage en longueur d'onde

Mélange à quatre ondes dégénéré en fréquence

Lorsque deux des fréquences incidentes sont identiques, on parle de mélange à quatre ondes dégénéré : c'est un effet exploitable pour la réalisation de miroirs à conjugaison de phase.

Lorsque les trois fréquences incidentes sont identiques, c'est en fait une génération de troisième harmonique.

Références

  1. Supercontinuum generation in photonic crystal fiber, Dudley, Genty et Coen, in. Reviews of modern physics, vol. 78, octobre-décembre 2006

Autres sources

  • Electromagnétisme non-linéaire, cours de 3è année de Robert Frey à l'institut d'optique, édition 1992.
  • (en) Article sur le mélange à quatre ondes sur l'Encyclopedia of Laser Physics and Technology.
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