PHY594 - Lasers, optique quantique, plasmas (2022-2023)

Responsables :
Serena Bastiani-Ceccotti  serena.bastiani@polytechnique.edu   T. 01 69 33 54 04
Laboratoire d’Utilisation des Lasers Intenses (LULI)

Marie-Claire Schanne-Klein marie-claire.schanne-klein@polytechnique.edu  T. 01 69 33 50 60

Laboratoire d'Optique et Biosciences (LOB)

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L'option PHY594 regroupe les thèmes de recherche qui concernent l'interaction entre la matière sous toutes ses formes (condensée ou diluée, neutre ou chargée) et le champ électromagnétique, qu'il soit statique ou de rayonnement, depuis le domaine hertzien jusqu'aux rayons X. Ce domaine est fortement marqué par les lasers, qui ont révolutionné l'optique, mais aussi par l'utilisation du rayonnement synchrotron qui a donné une nouvelle jeunesse aux accélérateurs d'électrons, ou encore par le formidable espoir suscité par la recherche sur la fusion thermonucléaire contrôlée.

Les stages proposés portent sur la plupart des applications des lasers, à l'exception de celles qui sont totalement entrées dans le monde de la production industrielle et où le laser n'est plus qu'un outil presse-bouton (elles sont sorties du domaine de la recherche). Il s’agit donc de sujets très variés, mais dont les connexions mutuelles sont nombreuses. Les trois centres thématiques mentionnés dans l'intitulé de l'option se recouvrent en fait largement. Par exemple les plasmas sont souvent créés par des lasers et inversement les plasmas peuvent être sources d'émission laser.

La recherche en matière de lasers reste un domaine particulièrement actif : télécommunications optiques, traitement optique de l'information, refroidissement d'atomes par laser, accélération de particules par laser, développement de nouveaux lasers (par exemple à électrons libres, à rayons X, à impulsions très brèves ou de très fortes intensités), initiation de la fusion thermonucléaire par confinement inertiel, étude de la turbulence ou du chaos, réduction du bruit de photons grâce aux états comprimés (il s'agit ici d'optique quantique au sens strict), nouvelles techniques d’imagerie d’objets biologiques... L'option recouvre aussi la recherche en matière de plasmas sans lasers : initiation de la fusion par confinement magnétique (tokamaks), vent solaire, magnétosphère... Il est clair que ce genre de recherche couvre toute la gamme, de la physique très appliquée à la physique fondamentale.

Dans l'ensemble cette activité est un domaine bien représenté en France. De nombreuses possibilités de stages existent en région parisienne, en province ou à l'étranger.

PHY594 includes research internships completed by students following the first-year master classes (M1) “Joliot Curie”. This internship is carried out in an academic or industrial research laboratory. The topics covered are very varied, covering the whole field of optics and lasers and plasmas.

THEMES / TOPICS

- Lasers (lasers à solides, lasers à rayons X, impulsions ultra-brèves) / Lasers (solid-state lasers, X-ray lasers, ultra-short pulses)

- Optique non-linéaire (bistabilité optique, propagation de solitons, ...) / Non-linear optics (optical bistability, soliton propagation,...)

- Emetteurs, détecteurs, modulateurs, métrologie optique / Transmitters, detectors, modulators, optical metrology

- Télécoms optiques (fibres optiques, dispositifs opto-électroniques..), et optique intégrée / Optical telecommunications (optical fibres, opto-electronic devices, etc.), and integrated optics
- Matériaux non-linéaires (puits quantiques, matériaux organiques, ...) / - Non-linear materials (quantum wells, organic materials,...)

- Holographie (dynamique, conoscopique, ...) / Holography (dynamic, conoscopic,...)
- Traitement optique de l'information (calcul optique, reconnaissance de formes) / Optical information processing (optical calculation, pattern recognition)

- Interface optique-biologie (pinces optiques, imagerie fonctionnelle de cellules et de tissus…) Optical-biological interface (optical tweezers, functional imaging of cells and tissues...)
- Spectroscopie non-linéaire (diagnostic à distance, lidar, spectroscopie 2D, ...) / Non-linear spectroscopy (remote diagnosis, lidar, 2D spectroscopy,...)
- Physique atomique et moléculaire (refroidissement par laser, études de collisions réactives ou non, agrégats,…) / Atomic and molecular physics (laser cooling, studies of collisions, reactive or not, aggregates,...)

- Optique quantique et information quantique (états comprimés, ...) / Quantum optics and quantum information (squeezed light,...)
- Plasmas créés par laser / Laser plasmas

- Accélération de particules par laser / Laser particle acceleration
- Fusion thermonucléaire par confinement inertiel ou magnétique / Thermonuclear fusion by inertial or magnetic confinement

- Interaction laser-matière / Laser-matter interaction

- Nouvelles sources de lumière, de particules / New sources of light, particles

Langue du cours : Français et anglais

Credits ECTS : 20