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Content
- Intro
- Table des matières
- Introduction
- Partie I. Action d'un champ électromagnétique classique sur un système à deux états quantiques
- 1 Action d'une onde classique sur un atome isolé
- 1.1 Hamiltonien de l'interaction dipolaire électrique
- 1.2 Résolution de l'équation de Schrödinger. Représentation « tournante ». Approximation séculaire
- 1.3 Cas d'un seul atome non perturbé. Oscillation de Rabi pure
- 1.4 Les expériences de Rabi sur jet atomique
- 2 Équations différentielles de Bloch
- 2.1 Introduction des variables collectives, moyennées sur les atomes
- 2.2 Expression de l'équation de Schrödinger avec les nouvelles variables
- 2.3 Description théorique de l'émission spontanée et des collisions
- 2.4 Équations différentielles de Bloch
- 3 Solution stationnaire des équations de Bloch
- 3.1 Calcul de la solution stationnaire
- 3.2 Les populations atomiques. Comparaison avec le modèle des probabilités de transition
- 3.3 La polarisation atomique. Absorption et dispersion
- 3.4 Courbes de résonance en fréquence. Élargissement de puissance
- 3.5 Saturation
- 3.6 Comparaison avec l'oscillateur classique. Force d'oscillateur
- 4 Comparaison avec la résonance magnétique (spin 1/2)
- 4.1 Hamiltonien d'interaction avec un champ magnétique
- 4.2 Équation de Schrödinger dans un champ transverse oscillant
- 4.3 Vecteur moment magnétique atomique
- 4.4 Vecteur de Bloch
- 4.5 Aimantation volumique et relaxation
- 4.6 Solution stationnaire. Observation expérimentale
- 5 Solution transitoire des équations de Bloch
- 5.1 Calcul dans le cas résonnant. Amortissement de l'oscillation de Rabi
- 5.2 Calcul de l'oscillation amortie dans le cas général, non résonnant
- 5.3 Comparaison des oscillations atomiques individuelles avec l'oscillation collective
- 5.4 Observation expérimentale de l'oscillation collective
- 6 Impulsions courtes de l'onde électromagnétique
- 6.1 Impulsions carrées résonnantes à très forte intensité
- 6.2 Généralisation au cas d'impulsions résonnantes non carrées
- 6.3 Impulsions carrées hors résonance. Élargissement de la résonance par réduction de la durée d'interaction
- 6.4 Évolution libre de la polarisation dans le noir
- 6.5 Cas de deux impulsions cohérentes successives (Ramsey). Explication approchée
- 6.6 Calcul exact des franges de Ramsey
- 6.7 Application aux expériences de physique atomique et de métrologie
- 7 Champs électromagnétiques intenses
- 7.1 Le hamiltonien dans la Représentation « Tournante »
- 7.2 Cas non résonnant « déplacements lumineux » ou effet Stark dynamique
- 7.3 Observation expérimentale des déplacements lumineux
- 7.4 Cas résonnant doublet Autler-Townes
- 7.5 Oscillation de Rabi à résonance
- 7.6 Effet Bloch-Siegert et approximation séculaire (en Résonance Magnétique)
- Partie II. Fonctionnement des lasers dans le modèle des probabilités de transition
- 8 L'amplification d'une onde de lumière
- 8.1 Les équations d'évolution des populations atomiques, coefficients d'Einstein
- 8.2 Sections efficaces d'interaction. Différence pondérée des populations
- 8.3 La saturation à forte intensité lumineuse
- 8.4 Coefficient d'absorption généralisé. L'inversion des populations, condition d'amplification
- 8.5 Les processus d'inversion ou de pompage
- 9 Équations fondamentales du laser oscillateur ou générateur
- 9.1 Amplification et oscillation. Rôle d'une cavité résonnante
- 9.2 Constante de temps et coefficient de qualité d'une cavité
- 9.3 Équation différentielle de l'énergie lumineuse. Seuil de fonctionnement
- 9.4 Comparaison avec le gain sur un tour de cavité
- 9.5 Équations différentielles des populations. Exemples de modélisation
- 10 Régime continu de fonctionnement
- 10.1 Équation de l'énergie lumineuse. Populations au seuil
- 10.2 Raisonnement sur un tour. Gain saturé et gain non saturé
- 10.3 Bilan stationnaire des populations. Puissance de sortie
- 10.4 Optimisation de la puissance de sortie
- 10.5 Bilan d'énergie. Compétition entre émissions spontanée et stimulée
- 11 Régimes variables ou impulsionnels
- 11.1 Oscillations de relaxation, conséquence des équations non linéaires couplées
- 11.2 Démarrage d'un laser continu
- 11.3 Impulsions déclenchées
- 11.4 Calcul approché des impulsions géantes très courtes
- 11.5 Impulsions ultra courtes en blocage de modes
- 11.6 Dilatation et compression d'impulsion
- 12 Divers types de lasers
- 12.1 Gaz pompés par décharge électrique
- 12.2 Excimères ou Exciplexes
- 12.3 Pompage optique ou chimique dans les gaz
- 12.4 Pompage optique en milieu condensé. Lasers accordables
- 12.5 Lasers à semi-conducteurs
- 12.6 Chaînes d'amplificateurs pour les fortes puissances
- 13 Fréquence de l'oscillation laser
- 13.1 Résonances de cavité et résonance atomique. Mode pulling
- 13.2 Élargissement homogène par collisions
- 13.3 Élargissement inhomogène. Classes d'atomes. Classes de vitesses
- 13.4 « Hole burning », conséquence des classes d'atomes
- 13.5 Cas des gaz en cavités : résonance de saturation et Lamb-dip
- 13.6 Compétition de modes dans les lasers à gaz
- 14 Techniques de contrôle des fréquences laser
- 14.1 La première sélection de fréquence d'un laser accordable
- 14.2 Cavité en anneau unidirectionnelle
- 14.3 Interféromètres en cascade dans un laser accordable monomode
- 14.4 Synchronisation par injection
- 14.5 Asservissements sur une raie fine. Standards de fréquence et de longueur
- 14.6 Cohérence temporelle et spatiale
- Partie III. Calcul des ondes émises
- 15 Le faisceau gaussien en espace libre
- 15.1 Approximation des ondes sphériques paraxiales
- 15.2 Limitation gaussienne de l'étendue du front d'onde
- 15.3 Rappel de la résolution des équations d'onde par la méthode de Kirchhoff
- 15.4 Application de la méthode de Kirchhoff à un faisceau paraxial : stabilité de la solution gaussienne
- 15.5 Caractéristiques de l'onde gaussienne
- 15.6 Problèmes de détermination des Caractéristiques gaussiennes
- 15.7 Transformation de l'onde gaussienne par une lentille
- 15.8 Aspect vectoriel de l'onde gaussienne
- 16 Les modes d'une cavité linéaire
- 16.1 Le faisceau gaussien en cavité linéaire (modes gaussiens fondamentaux)
- 16.2 Équation des ondes paraxiales (approximation de l'enveloppe lentement variable)
- 16.3 Solutions de l'équation paraxiale à variables x et y séparées. Modes transverses de Hermite-Gauss
- 16.4 Mise en évidence expérimental des modes transverses
- 16.5 Comparaison avec les modes guidés
- 17 Propagation dépendant de la polarisation atomique
- 17.1 Couplage des équations d'onde et des équations quantiques de Bloch
- 17.2 Équations de Maxwell avec second membre. Ondes planes dans les milieux isolants, homogènes et isotropes
- 17.3 Onde plane progressive quasi sinusoïdale (approximation de l'enveloppe lentement variable). Laser amplificateur
- 17.4 Onde stationnaire dans une cavité laser (en dessous de la saturation)
- 17.5 Effet de la saturation dans une onde stationnaire (laser oscillateur, modèle de Lamb)
- 17.6 Propagation d'impulsions ultracourtes : aires d'impulsion
- 17.7 Impulsions ultracourtes très intenses. Autotransparence
- 18 Les dipôles atomiques, sources de rayonnement
- 18.1 Onde rayonnée par un dipôle oscillant
- 18.2 Application au dipôle atomique créé par une onde incidente
- 18.3 Interférences des ondes dipolaires dans les directions obliques
- 18.4 Diffusion cohérente vers l'avant
- 18.5 Superradiance due aux interactions entre voisins
- 18.6 L'émission spontanée amplifiée (ou A.S.E., Amplified Spontaneous Emission)
- 18.7 Émission libre cohérente et échos de photons
- 19 Vecteur dipôle atomique et polarisation des ondes
- 19.1 Représentation standard du moment angulaire ou dipolaire
- 19.2 Théorème de Wigner-Eckart
- 19.3 Action d'une onde polarisée circulairement
- 19.4 Probabilités de transition et coefficients d'Einstein
- 19.5 Diagrammes de rayonnement des transitions dipolaires électriques
- 19.6 Base standard
- 19.7 Changements de base pour la polarisation lumineuse
- Notations
- Index
- A
- B
- C
- D
- E
- F
- G
- H
- I
- J
- K
- L
- M
- O
- P
- Q
- R
- S
- T
- W
- Z
System requirements
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