Introduction aux lasers et à l'optique quantique Epub

« La plupart des ouvrages qui paraissent sur les lasers se divisent en deux catégoriesd'une part ceux qui traitent en détail de la description quantique des interactions matière rayonnementd'autre part ceux qui insistent sur telle ou telle caractéristique des sources laser et sur les problèmes nouveaux qu'elles permettent d'aborder comme l'optique non linéaire la fusion inertielle ou le transfert d'information Gilbert Grynberg Alain Aspect et Claude Fabre ont fait le pari qu'il était possible de combiner ces deux points de vue dans un même ouvrage et de présenter à leurs lecteurs à la fois les concepts quantiques de base qui permettent de comprendre l'absorption et l'émission de lumière par les atomes et les principes de fonctionnement des lasers leurs caractéristiques essentielles et quelques exemples importants d'applications concrètes Ils ont je crois magnifiquement tenu leur pari » Claude COHEN TANNOUDJI Prix Nobel de Physique 1997 Professeur au Collège de France extrait de la préface Gilbert Grynberg est Directeur de Recherche au CNRS et Professeur à l'École Polytechnique Alain Aspect est Directeur de Recherche au CNRS et Professeur à l'École Polytechnique Claude Fabre est Professeur à l'Université Pierre et Marie Curie et Maitre de Conférences à l'École PolytechniqueLeurs travaux de recherche à l'École Normale Supérieure à l'Institut d'Optique et à l'Université Pierre et Marie Curie portent sur l'optique quantique l'optique non linéaire la physique atomique et la manipulation d'atomes par laser SOMMAIRE Chapitre I Processus d'interaction Evolution des systèmes quantiques A Quelques rappels de mécanique quantique B Transition entre niveaux discrets sous l'effet d'une perturbation dépendant du temps C Niveau discret couplé à un continuum Règle d'or de Fermi D Conclusion ComplémentsI1 Autoionisation I2 Continuum de largeur variable Chapitre II interaction d'un atome avec une onde électromagnétique classique A Processus d'interaction atome champ électromagnétique B Hamiltonien d'interaction C Transition entre deux niveaux atomiques sous l'effet d'un champ électromagnétique oscillant D Absorption et émission induite entre deux niveaux de durée de vie finie E Amplification laser ComplémentsII1 Polarisation du rayonnement et transitions dipolaires électriques Application à la résonance optique et au pompage optique II2 matrice densité et équations de Bloch optiques II3 Effet photoélectrique Chapitre III les lasers A Conditions d'oscillation B Description des milieux amplificateurs C Propriétés spectrales des lasers D Lasers en impulsion E Conclusionpourquoi la lumière laser ? ComplémentsIII1 Cavité résonnante Fabry Perot iii2 faisceaux gaussiens Modes transverses d'un laser III3 le laser source d'énergie III4 le laser source de lumière cohérente III5 spectroscopie non linéaire III6 optique non linéaire dans les milieux Kerr optiques III7 non linéarites du second ordre dans les milieux non centrosymétriques III8 oscillateur paramétrique optique III9 Largeur spectrale d'un laserformule de Schawlow Townes Chapitre IV champs et charges en interaction approche classique A Les équations de l'électrodynamique classique dans l'espace réciproque B Composantes transverses et longitudinales des champs C Les potentiels électromagnétiques dans l'espace réciproque D Energie et impulsion du champ de rayonnement E Energie et impulsion du système champparticules F Conclusion Complément IV1 modèle de l'électron élastiquement lié Chapitre V quantification du rayonnement A Principe de la quantification du rayonnement B Etats stationnaires du rayonnement libre C Rayonnement monomode D Signaux de photodétection E Conclusiondualité onde corpuscule pour la lumière ComplémentsV1 les états comprimés du rayonnementun aperçu sur la réduction des fluctuations quantiques de la lumière V2 etats à un photon Chapitre VI interaction d'un atome avec un champ électromagnétique quantique A Hamiltonien d'interaction en jauge de Coulomb B Processus d'interaction C Emission spontanée D Diffusion d'un photon par un atome E Conclusion Complément vi1 électrodynamique en cavité Exercices Index« La plupart des ouvrages qui paraissent sur les lasers se divisent en deux catégoriesd'une part ceux qui traitent en détail de la description quantique des interactions matière rayonnementd'autre part ceux qui insistent sur telle ou telle caractéristique des sources laser et sur les problèmes nouveaux qu'elles permettent d'aborder comme l'optique non linéaire la fusion inertielle ou le transfert d'information Gilbert Grynberg Alain Aspect et Claude Fabre ont fait le pari qu'il était possible de combiner ces deux points de vue dans un même ouvrage et de présenter à leurs lecteurs à la fois les concepts quantiques de base qui permettent de comprendre l'absorption et l'émission de lumière par les atomes et les principes de fonctionnement des lasers leurs caractéristiques essentielles et quelques exemples importants d'applications concrètes Ils ont je crois magnifiquement tenu leur pari » Claude COHEN TANNOUDJI Prix Nobel de Physique 1997 Professeur au Collège de France extrait de la préface Gilbert Grynberg est Directeur de Recherche au CNRS et Professeur à l'École Polytechnique Alain Aspect est Directeur de Recherche au CNRS et Professeur à l'École Polytechnique Claude Fabre est Professeur à l'Université Pierre et Marie Curie et Maitre de Conférences à l'École PolytechniqueLeurs travaux de recherche à l'École Normale Supérieure à l'Institut d'Optique et à l'Université Pierre et Marie Curie portent sur l'optique quantique l'optique non linéaire la physique atomique et la manipulation d'atomes par laser SOMMAIRE Chapitre I Processus d'interaction Evolution des systèmes quantiques A Quelques rappels de mécanique quantique B Transition entre niveaux discrets sous l'effet d'une perturbation dépendant du temps C Niveau discret couplé à un continuum Règle d'or de Fermi D Conclusion ComplémentsI1 Autoionisation I2 Continuum de largeur variable Chapitre II interaction d'un atome avec une onde électromagnétique classique A Processus d'interaction atome champ électromagnétique B Hamiltonien d'interaction C Transition entre deux niveaux atomiques sous l'effet d'un champ électromagnétique oscillant D Absorption et émission induite entre deux niveaux de durée de vie finie E Amplification laser ComplémentsII1 Polarisation du rayonnement et transitions dipolaires électriques Application à la résonance optique et au pompage optique II2 matrice densité et équations de Bloch optiques II3 Effet photoélectrique Chapitre III les lasers A Conditions d'oscillation B Description des milieux amplificateurs C Propriétés spectrales des lasers D Lasers en impulsion E Conclusionpourquoi la lumière laser ? ComplémentsIII1 Cavité résonnante Fabry Perot iii2 faisceaux gaussiens Modes transverses d'un laser III3 le laser source d'énergie III4 le laser source de lumière cohérente III5 spectroscopie non linéaire III6 optique non linéaire dans les milieux Kerr optiques III7 non linéarites du second ordre dans les milieux non centrosymétriques III8 oscillateur paramétrique optique III9 Largeur spectrale d'un laserformule de Schawlow Townes Chapitre IV champs et charges en interaction approche classique A Les équations de l'électrodynamique classique dans l'espace réciproque B Composantes transverses et longitudinales des champs C Les potentiels électromagnétiques dans l'espace réciproque D Energie et impulsion du champ de rayonnement E Energie et impulsion du système champparticules F Conclusion Complément IV1 modèle de l'électron élastiquement lié Chapitre V quantification du rayonnement A Principe de la quantification du rayonnement B Etats stationnaires du rayonnement libre C Rayonnement monomode D Signaux de photodétection E Conclusiondualité onde corpuscule pour la lumière ComplémentsV1 les états comprimés du rayonnementun aperçu sur la réduction des fluctuations quantiques de la lumière V2 etats à un photon Chapitre VI interaction d'un atome avec un champ électromagnétique quantique A Hamiltonien d'interaction en jauge de Coulomb B Processus d'interaction C Emission spontanée D Diffusion d'un photon par un atome E Conclusion Complément vi1 électrodynamique en cavité Exercices Index« La plupart des ouvrages qui paraissent sur les lasers se divisent en deux catégoriesd'une part ceux qui traitent en détail de la description quantique des interactions matière rayonnementd'autre part ceux qui insistent sur telle ou telle caractéristique des sources laser et sur les problèmes nouveaux qu'elles permettent d'aborder comme l'optique non linéaire la fusion inertielle ou le transfert d'information Gilbert Grynberg Alain Aspect et Claude Fabre ont fait le pari qu'il était possible de combiner ces deux points de vue dans un même ouvrage et de présenter à leurs lecteurs à la fois les concepts quantiques de base qui permettent de comprendre l'absorption et l'émission de lumière par les atomes et les principes de fonctionnement des lasers leurs caractéristiques essentielles et quelques exemples importants d'applications concrètes Ils ont je crois magnifiquement tenu leur pari » Claude COHEN TANNOUDJI Prix Nobel de Physique 1997 Professeur au Collège de France extrait de la préface Gilbert Grynberg est Directeur de Recherche au CNRS et Professeur à l'École Polytechnique Alain Aspect est Directeur de Recherche au CNRS et Professeur à l'École Polytechnique Claude Fabre est Professeur à l'Université Pierre et Marie Curie et Maitre de Conférences à l'École PolytechniqueLeurs travaux de recherche à l'École Normale Supérieure à l'Institut d'Optique et à l'Université Pierre et Marie Curie portent sur l'optique quantique l'optique non linéaire la physique atomique et la manipulation d'atomes par laser SOMMAIRE Chapitre I Processus d'interaction Evolution des systèmes quantiques A Quelques rappels de mécanique quantique B Transition entre niveaux discrets sous l'effet d'une perturbation dépendant du temps C Niveau discret couplé à un continuum Règle d'or de Fermi D Conclusion ComplémentsI1 Autoionisation I2 Continuum de largeur variable Chapitre II interaction d'un atome avec une onde électromagnétique classique A Processus d'interaction atome champ électromagnétique B Hamiltonien d'interaction C Transition entre deux niveaux atomiques sous l'effet d'un champ électromagnétique oscillant D Absorption et émission induite entre deux niveaux de durée de vie finie E Amplification laser ComplémentsII1 Polarisation du rayonnement et transitions dipolaires électriques Application à la résonance optique et au pompage optique II2 matrice densité et équations de Bloch optiques II3 Effet photoélectrique Chapitre III les lasers A Conditions d'oscillation B Description des milieux amplificateurs C Propriétés spectrales des lasers D Lasers en impulsion E Conclusionpourquoi la lumière laser ? ComplémentsIII1 Cavité résonnante Fabry Perot iii2 faisceaux gaussiens Modes transverses d'un laser III3 le laser source d'énergie III4 le laser source de lumière cohérente III5 spectroscopie non linéaire III6 optique non linéaire dans les milieux Kerr optiques III7 non linéarites du second ordre dans les milieux non centrosymétriques III8 oscillateur paramétrique optique III9 Largeur spectrale d'un laserformule de Schawlow Townes Chapitre IV champs et charges en interaction approche classique A Les équations de l'électrodynamique classique dans l'espace réciproque B Composantes transverses et longitudinales des champs C Les potentiels électromagnétiques dans l'espace réciproque D Energie et impulsion du champ de rayonnement E Energie et impulsion du système champparticules F Conclusion Complément IV1 modèle de l'électron élastiquement lié Chapitre V quantification du rayonnement A Principe de la quantification du rayonnement B Etats stationnaires du rayonnement libre C Rayonnement monomode D Signaux de photodétection E Conclusiondualité onde corpuscule pour la lumière ComplémentsV1 les états comprimés du rayonnementun aperçu sur la réduction des fluctuations quantiques de la lumière V2 etats à un photon Chapitre VI interaction d'un atome avec un champ électromagnétique quantique A Hamiltonien d'interaction en jauge de Coulomb B Processus d'interaction C Emission spontanée D Diffusion d'un photon par un atome E Conclusion Complément vi1 électrodynamique en cavité Exercices Index