Mélange à 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.

Wikimedia Foundation. 2010.

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