Introduction à l'optique électromagnétique
Auteur : BERNARDOT Frédérick
Cet ouvrage est une introduction aux propriétés électromagnétiques classiques de la lumière et aux manipulations que l’on peut faire sur elles à l’aide de dispositifs, passifs ou actifs, qui sont traversés par des faisceaux lumineux.
Après quelques rappels détaillés sur l’optique électromagnétique classique et la polarisation de la lumière, l’optique anisotrope est présentée progressivement, d’abord dans ses manifestations et utilisations les plus simples (lames optiques), puis dans ses propriétés plus difficiles (séparateurs polarisants et rotateurs de polarisation). La seconde moitié de l’ouvrage aborde des manipulations actives de faisceaux lumineux (par effets électro-optiques ou acousto-optiques), puis l’optique non linéaire, et enfin l’optique guidée et les fibres optiques. Le but de ce cours est de donner un premier aperçu de quelques points clés concernant les manipulations des propriétés de la lumière, tout en veillant à une présentation à la fois élémentaire et rigoureuse des phénomènes. L’exposé est fait systématiquement au niveau le plus élémentaire possible, la lumière et la matière étant traitées classiquement ; les développements plus difficiles sont mis en seconde analyse, voire reportés en exercices.
Préface
Avant-propos
Chapitre 1
Optique électromagnétique
1. Fondements de l’électromagnétisme
2. Milieux diélectriques
3. Ondes électromagnétiques monochromatiques
4. Dispersion et absorption
Exercices
Chapitre 2
Polarisation de la lumière
1. États de polarisation d’une onde plane progressive monochromatique
2. Diffusion de la lumière
3. Réflexion et réfraction
Exercices
Chapitre 3
Milieux anisotropes I : lames optiques
1. Axes et indices de réfraction principaux
3. Manipulations classiques de la polarisation
Exercices
Annexe
Chapitre 4
Milieux anisotropes II : séparateurs polarisants
1. Faisceau monochromatique en milieu anisotrope
2. Cas des milieux anisotropes uniaxes
3. Séparateurs polarisants
Exercices
Annexe
Chapitre 5
Rotateurs de polarisation
1. Activité optique
2. Effet Faraday
3. Rotateur à cristal liquide
Exercices
Annexe
Chapitre 6
Électro-optique
1. Principes de l’électro-optique
2. Électro-optique dans les milieux anisotropes
Exercices
Chapitre 7
Acousto-optique
1. Principes de l’acousto-optique
2. Acousto-optique dans les milieux anisotropes
Exercices
Annexe
Chapitre 8
Optique non linéaire
1. Principes de l’optique non linéaire
2. Accord de phase pour la génération de second harmonique
3. Théorie de modes couplés
Exercices
Annexe
Chapitre 9
Optique guidée
1. Guidage métallique plan
2. Guidage diélectrique plan
Exercices
Annexe
Chapitre 10
Fibres optiques
1. Rayons lumineux dans les fibres multimodes (λ0 << a)
2. Modes guidés dans une fibre à saut d’indice
3. Dispersion dans les fibres optiques
Exercices
Annexe
Solutions des exercices
Bibliographie
Index
Dans cet ouvrage, l’auteur fait une excellente synthèse du domaine de la photonique, notamment au niveau de la manipulation des champs lumineux. Les concepts fondamentaux de l’optique électromagnétique, les propriétés optiques des milieux diélectriques et la description des phénomènes optiques à la base de nombreuses applications en science et technologie sont présentés de façon concise, avec un grand souci pédagogique. Les exercices proposés sont bien choisis : ils permettent d’approfondir certains développements théoriques complémentaires ou encore de mettre en lumière certaines applications pratiques des phénomènes décrits dans chacun des chapitres du livre. Les notions d’optique non linéaire et d’optique guidée, dont le traitement est souvent négligé dans les livres d’introduction à l’optique électromagnétique, sont présentées ici avec rigueur sans alourdir pour autant le formalisme mathématique.
La maîtrise des techniques de manipulation de la phase, de l’amplitude et de l’intensité des champs lumineux a largement contribué à l’essor de l’instrumentation en optique et laser. Cet ouvrage est fortement recommandé aux étudiants qui amorcent un projet de recherche en science et génie qui fait appel à cette instrumentation ou encore qui vise le développement de nouveaux matériaux et dispositifs photoniques. Les étudiants y trouveront des réponses à leurs questions sur le principe de fonctionnement de divers dispositifs, tels que l’isolateur de Faraday, les modulateurs acousto-optique et électro-optique, et les cristaux de génération de second harmonique, que l’on retrouve dans les laboratoires scientifiques, en recherche expérimentale. Les notions théoriques de base exposées dans ce livre leur serviront à mieux décrire les propriétés optiques des matériaux et les caractéristiques des dispositifs photoniques d’intérêt pour leur projet de recherche.
Denis Morris
Professeur titulaire, Département de Physique,
Faculté des sciences, Université de Sherbrooke, Canada.
Ce cours d’optique de niveau Master 1 est à destination du public universitaire ou des écoles d’ingénieurs. Il intéressera aussi bien le public de niveau L2-L3, en lui ouvrant un vaste horizon sur les intérêts et les applications en optique de l’électromagnétisme de Maxwell, que le public de M2, en lui fournissant une référence élémentaire sur les fondements physiques des dispositifs passifs ou actifs issus de l’optique électromagnétique.
Date de parution : 08-2018
Ouvrage de 272 p.
16.4x24 cm