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Interactions lumière-matière: histoire du laser et théorie quantique

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Dans cours

EE-440: Photonic systems and technology

The physics of optical communication components and their applications to communication systems will be covered. The course is intended to present the operation principles of contemporary optical communication systems employing optical fibers and modern op ...

Description

Cette séance de cours couvre les fondamentaux des interactions lumière-matière, y compris la théorie quantique du rayonnement d'Einstein, les transitions atomiques et l'inversion de population. Il se penche également sur le développement historique des lasers MASER aux lasers rubis, soulignant le passage de fonctions d'ondes optiques spontanées à des fonctions d'ondes optiques bien définies.

Enseignant·e

Camille Sophie Brès

Prof. Camille-Sophie Brès est Professeur Associé dans l'Institut de Genie Electrique a l'EPFL. Ses recherches incluent les communications par fibre optique, et les effets paramétriques et nonlineaires dans fibre silice/non-silice pour le traitement ultra-rapide de signaux, résaux tout optique, sensing et source de lumière. Elle est auteur de plus de trente articles dans des revues arbitrées et a participé a de nombreuses conférences internationales. Elle a reçu le Gordon Wu Fellowship pour ses études de thèse, le NSF CIANs Diversity Postdoctoral Fellowship en 2009, le Early Career Woman in Photonic Award en 2016. 2019 - present: Professeur associé à l'Institut de Génie Electrique, EPFL2011 - 2018: Professeur assistant à l'Institut de Génie Electrique, EPFL 2010 - 2011: Assistant Project Scientist, University of California San Diego (UCSD) 2007 - 2010: Postdoc, University of California San Diego (UCSD) 2002 - 2007: Ph.D en Génie Electrique, Princeton University 1998 - 2002: B.Eng avec Honeur en Génie Electrique, McGill University

Source officielle

Concepts associés (32)

Diode laser

Une diode laser est un composant opto-électronique à base de matériaux semi-conducteurs. Elle émet de la lumière monochromatique cohérente (une puissance optique) destinée, entre autres, à transporter un signal contenant des informations sur de longues distances (dans le cas d'un système de télécommunications) ou à apporter de l'énergie lumineuse pour le pompage de certains lasers (lasers à fibre, laser DPSS) et amplificateurs optiques (OFA, Optical Fiber Amplifier).

Science du laser

lien=//upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/a/a0/Military_laser_experiment.jpg/250px-Military_laser_experiment.jpg|vignette|250x250px| Une expérience laser sur une table optique lien=//upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/d/df/Light_Amplification_by_Stimulated_Emission_of_Radiation.jpg/250px-Light_Amplification_by_Stimulated_Emission_of_Radiation.jpg|vignette|250x250px| Modules laser (fréquences de bas en haut : 405, 445, 520, 532, 635 et 660 nm) La science du laser ou physique du laser est une branche de l'optique qui décrit la théorie et la pratique des lasers.

Théorie de la relativité

vignette|Formule de la théorie de la relativité d'Albert Einstein. L'expression théorie de la relativité renvoie le plus souvent à deux théories complémentaires élaborées par Albert Einstein et Mileva Marić : la relativité restreinte (1905) et la relativité générale (1915). Ce terme peut aussi renvoyer à une idée plus ancienne, la relativité galiléenne, qui s'applique à la mécanique newtonienne. En 1905, le physicien allemand Max Planck utilise l'expression « théorie relative » (Relativtheorie), qui met l'accent sur l'usage du principe de relativité.

Inversion de population

vignette|Association Warungi. En physique, notamment en physique statistique, une inversion de population se produit lorsqu'un système (à trois niveaux d'énergie minimum) comme un groupe d'atomes ou molécules, se trouve dans un état dans lequel la majorité des éléments sont dans un état excité plutôt que dans leur état fondamental, i.e. : > . Le phénomène d’inversion de population est une étape nécessaire dans le fonctionnement d'un laser. Avoir une population plus élevée dans le niveau de plus haute énergie que dans le niveau n'est pas une situation d'équilibre.

Théorie quantique des champs

vignette|296x296px|Ce diagramme de Feynman représente l'annihilation d'un électron et d'un positron, qui produit un photon (représenté par une ligne ondulée bleue). Ce photon se décompose en une paire quark-antiquark, puis l'antiquark émet un gluon (représenté par la courbe verte). Ce type de diagramme permet à la fois de représenter approximativement les processus physiques mais également de calculer précisément leurs propriétés, comme la section efficace de collision.

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Discute des principes du fonctionnement du laser, en se concentrant sur les mécanismes de gain et d'absorption essentiels à la compréhension des interactions lumière-matière.

Principes fondamentaux du laser: principes et applications pour les ingénieurs

Couvre les bases des lasers, leur développement historique et leurs applications dans les domaines de l'ingénierie.

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