Spectroscopie RamanLa spectroscopie Raman (ou spectrométrie Raman) et la microspectroscopie Raman sont des méthodes non destructives d'observation et de caractérisation de la composition moléculaire et de la structure externe d'un matériau, qui exploite le phénomène physique selon lequel un milieu modifie légèrement la fréquence de la lumière y circulant. Ce décalage en fréquence dit l'effet Raman correspond à un échange d'énergie entre le rayon lumineux et le milieu, et donne des informations sur le substrat lui-même.
Diffusion RamanLa diffusion Raman, ou effet Raman, est un phénomène optique découvert indépendamment en 1928 par les physiciens Chandrashekhara Venkata Râman et Leonid Mandelstam. Cet effet consiste en la diffusion inélastique d'un photon, c'est-à-dire le phénomène physique par lequel un milieu peut modifier légèrement la fréquence de la lumière qui y circule. Ce décalage en fréquence correspond à un échange d'énergie entre le rayon lumineux et le milieu. Cet effet physique fut prédit par Adolf Smekal en 1923.
Polarisation (optique)La polarisation est une propriété qu'ont les ondes vectorielles (ondes qui peuvent osciller selon plus d'une orientation) de présenter une répartition privilégiée de l'orientation des vibrations qui les composent. Les ondes électromagnétiques, telles que la lumière, ou les ondes gravitationnelles ont ainsi des propriétés de polarisation. Les ondes mécaniques transverses dans les solides peuvent aussi être polarisées. Cependant, les ondes longitudinales (telles que les ondes sonores) ne sont pas concernées.
Biréfringencedroite|vignette|400px|Le texte apparait en double après avoir traversé le cristal de calcite. C'est la double réfraction, un phénomène caractéristique des milieux biréfringents. La biréfringence est la propriété physique d'un matériau dans lequel la lumière se propage de façon anisotrope. Dans un milieu biréfringent, l'indice de réfraction n'est pas unique, il dépend de la direction de polarisation de l'onde lumineuse. Un effet spectaculaire de la biréfringence est la double réfraction par laquelle un rayon lumineux pénétrant dans le cristal est divisé en deux.
Raman amplificationRaman amplification ˈrɑːmən is based on the stimulated Raman scattering (SRS) phenomenon, when a lower frequency 'signal' photon induces the inelastic scattering of a higher-frequency 'pump' photon in an optical medium in the nonlinear regime. As a result of this, another 'signal' photon is produced, with the surplus energy resonantly passed to the vibrational states of the medium. This process, as with other stimulated emission processes, allows all-optical amplification.
Resonance Raman spectroscopyResonance Raman spectroscopy (RR spectroscopy or RRS) is a variant of Raman spectroscopy in which the incident photon energy is close in energy to an electronic transition of a compound or material under examination. This similarity in energy (resonance) leads to greatly increased intensity of the Raman scattering of certain vibrational modes, compared to ordinary Raman spectroscopy. Resonance Raman spectroscopy has much greater sensitivity than non-resonance Raman spectroscopy, allowing for the analysis of compounds with inherently weak Raman scattering intensities, or at very low concentrations.
Indice de réfractionvignette|Image des fronts d'onde émis par une source ponctuelle mettant en évidence le phénomène de réfraction. La zone inférieure située sous la ligne grise a un plus grand indice de réfraction et donc une vitesse de propagation proportionnellement inférieure à celle de la zone supérieure (pour une raison de clarté, la réflexion partielle n'est pas montrée).
Peigne de fréquences optiquesvignette|Schéma représentant les caractéristiques du spectre associé à un train d'impulsions à modes bloqués, c'est-à-dire un peigne de fréquences. En pointillés rouge est représenté l'enveloppe du spectre. En bleu est représenté les composantes du spectre (les dents du peigne).|300x300px Un peigne de fréquences est la structure spectrale d'une source optique spécifique. Celle-ci est composée d'une succession de fréquences discrètes régulièrement espacées, aussi appelées les raies ou « dents » du peigne.
Spectroscopie laser ultrarapideLa spectroscopie laser ultrarapide est une technique spectroscopique qui utilise des lasers à impulsions ultracourtes pour l'étude de la dynamique sur des échelles de temps extrêmement courtes, de l'attoseconde (10−18 s) à la nanoseconde (10−9 s). Différentes méthodes sont utilisées pour examiner la dynamique des porteurs de charge, des atomes et des molécules. De nombreuses procédures différentes ont été développées pour différentes échelles de temps et différentes plages d'énergie des photons ; quelques méthodes courantes sont énumérées ci-dessous.
Dispersion (mécanique ondulatoire)vignette|Dispersion de la lumière blanche au passage d'un dioptre. En mécanique ondulatoire, la dispersion est le phénomène affectant une onde se propageant dans un milieu dit « dispersif », c'est-à-dire dans lequel les différentes longueurs d’onde constituant l'onde ne se propagent pas à la même vitesse. On rencontre ce phénomène pour tous types d'ondes, comme la lumière, le son et les ondes mécaniques (vagues, séismes, etc.). À l'exception du vide, tous les milieux sont dispersifs à des degrés divers.
Optique non linéaireLorsqu'un milieu matériel est mis en présence d'un champ électrique , il est susceptible de modifier ce champ en créant une polarisation . Cette réponse du matériau à l'excitation peut dépendre du champ de différentes façons. L'optique non linéaire regroupe l'ensemble des phénomènes optiques présentant une réponse non linéaire par rapport à ce champ électrique, c'est-à-dire une réponse non proportionnelle à E.
Amplificateur optiqueEn optique, on appelle amplificateur optique un dispositif qui amplifie un signal lumineux sans avoir besoin de le convertir d'abord en signal électrique avant de l'amplifier avec les techniques classiques de l'électronique. Un amplificateur à fibre dopée fonctionne à la manière d'un laser. Une portion de fibre optique est dopée et est pompée optiquement avec un laser afin de placer les ions de dopage dans un état excité.
MétamatériauEn physique, en électromagnétisme, le terme métamatériau désigne un matériau composite artificiel qui présente des propriétés électromagnétiques qu'on ne retrouve pas dans un matériau naturel. Il s'agit en général de structures périodiques, diélectriques ou métalliques, qui se comportent comme un matériau homogène n'existant pas à l'état naturel. Il existe plusieurs types de métamatériaux en électromagnétisme, les plus connus étant ceux susceptibles de présenter à la fois une permittivité et une perméabilité négatives.
Ultrashort pulseIn optics, an ultrashort pulse, also known as an ultrafast event, is an electromagnetic pulse whose time duration is of the order of a picosecond (10−12 second) or less. Such pulses have a broadband optical spectrum, and can be created by mode-locked oscillators. Amplification of ultrashort pulses almost always requires the technique of chirped pulse amplification, in order to avoid damage to the gain medium of the amplifier. They are characterized by a high peak intensity (or more correctly, irradiance) that usually leads to nonlinear interactions in various materials, including air.
Convertisseur basEn optique quantique, une conversion paramétrique descendante spontanée (Spontaneous parametric down-conversion en anglais) est un procédé d'optique non linéaire permettant d'obtenir deux photons corrélés à partir d'un seul photon "pompe". Ce processus est un des plus importants pour générer des états non classiques de la lumière, grandement utilisé en optique quantique pour générer des états de Fock, des paires de photons intriqués et est utilisé dans de nombreuses expériences permettant de vérifier les prédictions de la mécanique quantique, comme l'expérience de la gomme quantique, l'expérience de la gomme quantique à choix retardé, etc.
Rayonnement électromagnétiquethumb|Répartition du rayonnement électromagnétique par longueur d'onde. Le rayonnement électromagnétique est une forme de transfert d'énergie linéaire. La lumière visible est un rayonnement électromagnétique, mais ne constitue qu'une petite tranche du large spectre électromagnétique. La propagation de ce rayonnement, d'une ou plusieurs particules, donne lieu à de nombreux phénomènes comme l'atténuation, l'absorption, la diffraction et la réfraction, le décalage vers le rouge, les interférences, les échos, les parasites électromagnétiques et les effets biologiques.
Prisme (optique)vignette|upright=1.5|Trois prismes à base triangulaire : un prisme à angle droit, un prisme à 60° et un prisme à 30°.|alt=Photographie de trois prismes en verre posés sur une table en bois. Un prisme est un bloc de verre taillé, composé classiquement de trois faces sur une base triangulaire, mais qui peut adopter des formes plus complexes et éloignées du prisme à base triangulaire usuel. C'est un instrument optique utilisé pour réfracter la lumière, la réfléchir ou la disperser.
Effet Pockelsvignette|Travail d'une durée de cinq semaines sur un projet expérimental basé sur l’effet Pockels qui est un effet électro-optique permettant la modulation optique grâce au phénomène physique de biréfringence présent au sein de certains matériaux et permet la modulation externe de l’intensité, phase ou la polarisation d’une onde lumineuse. En effet, il s'agit de l'apparition d'une biréfringence dans un milieu créée par un champ électrique statique ou variable. Cette dernière est proportionnelle au champ électrique.
Femtochimievignette|upright=1.5|Techniques pompe-sonde La femtochimie est la science qui s'intéresse aux réactions chimiques sur des échelles de temps extrêmement courtes, de l'ordre de 10−15 secondes (c'est-à-dire une femtoseconde, d'où le nom de cette science). Elle fait partie de la dynamique réactionnelle chimique. En 1999, Ahmed H. Zewail a reçu le prix Nobel de chimie pour ses travaux précurseurs dans le domaine.
Amplificateur paramétrique optiqueUn amplificateur paramétrique optique, abrégé OPA (pour Optical Parametric Amplfier en anglais), est une source de lumière laser qui émet de la lumière de longueur d'onde variable obtenue par un processus d'amplification paramétriquee. C'est essentiellement la même chose qu'un oscillateur paramétrique optique, mais sans la cavité optique (c'est-à-dire que les faisceaux lumineux ne traversent l'appareil qu'une ou deux fois, au lieu de plusieurs fois).
