Les activités de recherche au COPL - copl.gel.· Bessel-Gauss Faisceau de Bessel-Gauss...

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  • Les activits de recherche au COPL

    Ral ValleDirecteur

    Journe du COPL, 13 Juin 2005, Universit Laval, Qubec

  • Plan de lexpos

    Le COPL

    Les activits de recherche

  • Le COPL

  • Formation aux niveaux matrise et doctorat

    Recherche fondamentale et applique

    Support lindustrie de haute technologie

    Mission

    Le Centre doptique photonique et laser (COPL) estun regroupement stratgique (FQRNT) de chercheursde LUniversit Laval et de lcole Polytechnique de Montral ayant pour objectifs:

  • Chercheurs principaux

    Universit Laval 10 physiciens 5 ingnieurs lectriques 3 chimistes

    cole Polytechnique de Montral 5 ingnieurs physiciens

  • Membres (suite)

    Chercheurs associs et invits (15)

    Stagiaires postdoctoraux (10)

    tudiants diploms PhD (??), MSc (??)

    Personnel administratif (5)

    Personnel technique (11)

  • 8795 98 100

    117

    148 154

    179

    18 17 16 13 13 18 2023

    0

    50

    100

    150

    200

    1996

    -97

    1997

    -98

    1998

    -99

    1999

    -00

    2000

    -01

    2001

    -02

    2002

    -03

    2003

    -04

    Nombre d'tudiants gradus

    Nombre de professeurs

    Populations

  • Diplmes

    8

    1712 11 9

    13

    2230

    8

    6

    7 65

    8

    7

    14

    0

    15

    30

    45

    1996

    -97

    1997

    -98

    1998

    -99

    1999

    -00

    2000

    -01

    2001

    -02

    2002

    -03

    2003

    -04

    Nombre de diplmes de doctorat dcerns

    Nombre de diplmes de matrise dcerns

  • Activits scientifiques Lasers et impulsions ultrabrves

    Matriaux photoniques

    Imagerie, mtrologie et instrumentation

    Optique guide et fibres optiques

    Communications optiques

    Biophotonique

  • projection of a f - wave

    Spectroscopie imageante de photo-lectrons et CEISBernd Witzel

    CEIS (Combined electron ion spectroscopy)

    Xe+

    Xe2+

    Time of flight

    e- beam

  • electrons :

    ions :

    60 100 140

    60 10060 100 140

    ion mass spectrum (q/m)

    10-10 41

    energy / eV

    yield (arb.units)

    4f (8+1)5f (8+1)6f (8+1)

    4f (8+2)4f (8+3)

    nr (9)

    10 1013 14

    yield (arb.units)

    A B C

    100

    10-2

    10-5

    10-3

    10-4

    10-610

    12

    intensity (W/cm2)

    A B C

    E

    Xe+

    ABC

    Xe2+

    Phys Rev. Lett 89(2002) 223002

    nr (9)

    Xe2+

    Spectroscopie imageante de photo-lectrons et CEISBernd Witzel

  • NOPA System 505 636 nm

    1150 nm

    0

    12

    468

    10

    0

    12

    468

    10

    0

    0.2

    0.4

    0.6

    0.8

    0

    0.2

    0.4

    0.6

    0.8

    Min Max

    [1150 nm 1470nm]

    Argon 800 nm 3.8 1013 W/cm2

    SAE theoryexperiment

    mom

    entum[au]

    Submitted to PRL (2005)

    Phys Rev. A 67(2003) 063405

    Phys Rev. A 70(2004) 223002

    ALLS

    Comparison with theory

    Visible

    IR TOPAS

    UV

    Spectroscopie imageante de photo-lectrons et CEISBernd Witzel

  • On dirige la ligne focale dans unchantillon de silice.

    Les effets non-linaires dans la silice y inscrivent un guide dondes.

    Focalisation par un axiconM. Pich

    Un axicon est une lentille conique qui produitun faisceau Bessel avec une ligne focale troite.

  • Guides dondes sans birfringence

    Focalisation par un axiconM. Pich

  • 1

    2

    Des anneaux concentriques colors sont observs si lnergie des impulsioexcde un seuil (environ 0.5 mJ avec un axicon de 10).

    Un continuum apparat sur laxe plus haute nergie (28 mJ).

    mission conique et gnration de continuumM. Pich

  • Gaussien

    Bessel-Gauss

    Faisceau de Bessel-Gauss spatio-temporelN. McCarthy/M.Pich

  • Microscopie 2 photons Microscopie 2 photons avec un avec un axiconaxiconN. McCarthyN. McCarthy

    PMT

    Vue transverse Image aprs 1 balayage

    zr

    xy

    xy

  • Avec lobjectif(somme de 12 balayages)

    Avec laxicon(1 balayage)

    30 m

    Diamtre des sphres = 15 m; paisseur de lchantillon > 1 mm.

    Microscopie 2 photons Microscopie 2 photons avec un avec un axiconaxiconN. McCarthyN. McCarthy

  • 1. Rseau pas variable : = (x)

    Permet une syntonisation par translation du rseau:

    a) dune diode laseren cavit externe

    b) dans un monochromateurde fabrication maison

    x

    fentedentre

    fentede sortie

    rseau

    t

    axe de translation

    x

    HR AR

    Diode laserOrdre 0

    Ordre -1Rseau

    x

    Fabrication de rseaux holographiques et applicationsN. McCarthy

  • 667

    668

    669

    670

    671

    672

    673

    674

    675

    0 1 2 3 4 5 6

    ConstantVariable

    long

    ueur

    d'o

    nde

    (nm

    )

    position x (mm)

    2. Rseau double priode :

    Permet une mission laser sur deux longueurs donde lorsquil est utilis avec une diode laser en cavit externe.

    a) fixe lorsque1 = cte, 2 = cte

    b) variable lorsque1 = cte, 2 = 2(x)

    x

    Les longueurs donde sont accordables et lcart entre elles est:

    Fabrication de rseaux holographiques et applicationsN. McCarthy

  • ~1.5 m

    nmax ~ 6 x 10-3 at 650 nm

    Ti-sapphire laser(800 nm, 1 kHz, 45 fs)

    fs OPA: 1 kHz1.5 m, ~70 fs

    screen15 mmObjective (1x-63x)

    ~100 JNDF

    CCD/digitalcamera

    white light

    scanwritten track

    computer

    Input energy ~1-25 J, Scan speed ~10-200 m/s

    Refractive index profile*

    single filament 6.3x, 50 m/s, 2 J

    8.5 m

    2 m

    multi-filament

    6.3x, 50 m/s, 6.5 J

    criture de guides donde 1.5 mR. Valle / S.L. Chin

  • 1.3 J 1.3 J

    4.0 J

    1.5 m 800 nm

    4.0 J1.5 m 800 nm

    pair of filaments7 J

    34 J

    1.5 m

    1.5 m

    * A. Saliminia et al, Submitted to Optics Express

    a bunch of filaments

    Focusing inside the glass: breakdown + filamentation at 800 nm vs. pure filamentation at 1.5 m

    criture de guides donde 1.5 mR. Valle / S.L. Chin

  • Ti-Sapphire

    focusing lensf = 100 mm

    50 mm

    100 mm1 kHz, 800 nm, 45 fs

    cylindrical telescope

    +1

    -1

    0

    White light

    SMF-28

    OSA

    phase maskm 1 mg = m/2

    mB = 2neffg , m = 1

    Montage exprimental

    criture de rseaux de Bragg 800 nmR. Valle/ S.L. Chin

  • FBG spectral responsesFFS42, 4sec, 1.2W, smf28, H2, L=5.0mm, d=0.125mm

    -35

    -30

    -25

    -20

    -15

    -10

    -5

    0

    1420 1422 1424 1426 1428 1430 1432 1434 1436 1438 1440

    Wavelength (nm)

    Tran

    smis

    sion

    (dB

    )

    criture de rseaux de Bragg 800 nmR. Valle/ S.L. Chin

  • Activits scientifiques

    Lasers et impulsions ultrabrves

    Matriaux photoniques

    Imagerie, mtrologie et instrumentation

    Optique guide et fibres optiques

    Communications optiques

  • 2

    RCPLCP

    (LCP+RCP) Configuration

    2

    0 /4 2/4 3/4 5/4 6/4 7/4 2

    (S+P) Configuration

    S P2

    ZX

    Y

    Rseaux de polarisation: anisotropie photo-induiteT. Galstian / R. Valle

  • 0 5 10 15 20 25 30 350,0

    0,1

    0,2

    0,3

    0,4

    0,5

    d (

    m)

    Time (hours)

    K. Asatryan, T. Galstian, R. Valle PRL, 94, 87401 (2005).

    FP3-Optical fibre components and photonic bandgap structures

    Rseaux de polarisation: anisotropie photo-induiteT. Galstian / R. Valle

  • Lentille: fabrication et opration

    T.V. Galstian, A. Tork, U.S. patent 6,398,981 (2002).

    Liquid crystal cell

    We use proprietary materialsfor polymer network generation

    V.V. Presnyakov, K.E. Asatryan, T.V. Galstian, A. Tork, Optics Express 10, 865-870 (2002)T. V. Galstian, V. V. Presniakov, A. Tork, and K. E. Asatryan, U.S. Patent No. 60/475,900 (2004)V.V. Presnyakov, T.V. Galstian, Journal of Applied Physics 97, 103101 (2005)

    x

    ~U

    n refractiveindex

    Laser beam

    1 2 3 4 550

    100

    150

    200

    250

    300

    Ur.m.s. (V)

    Foca

    l len

    gth

    (cm

    )

    Longueur focale vs tension applique

    Lentille entrepolariseurs croiss

    Lentille lectro-optique cristaux liquidesstabiliss par polymre T. Galstian

  • 1, 2, 3, 41

    2

    3

    4

    T.V. Galstian, A. Tork, U.S. patent 6,398,981 (2002).

    Matriau holographique sensible lIRpour applications multi- T. Galstian

  • FP3-Optical fibre components and photonic bandgap structures

    Procd de fabrication de structures 2-D base de gouttelettes deau R. Kashyap

  • Diameter = 1.3 m

    Hex. dim.: a1 = 2.73 m a2 = 2.76 m

    Calculated 2D Band Gap -> 1.85 m FP3-Optical fibre components and photonic bandgap structures

    Procd de fabrication de structures 2-D base de gouttelettes deau R. Kashyap

  • FP3-Optical fibre components and photonic bandgap structures

    Procd de fabrication de structures 2-D base de gouttelettes deau R. Kashyap

  • Templated UV-transparentelastomeric phase-mask

    Phase-mask as coating of optical fibre

    FP3-Optical fibre components and photonic bandgap structures

    Masques de phase base de polymresR. Kashy