Thèse de Hugo BITARD (LCAR), septembre 2013


Mesures de non réciprocités magnéto-électro-optique par métrologie de fréquence

Résumé :
Cette thèse s’inscrit dans le domaine de la métrologie de fréquence. Elle a pour objet l’observation d’un effet magnéto-électrique bilinéaire en E et B dans des milieux dilués, encore non observé au début de cette thèse. Nous nous intéressons particulièrement au cas où E et B sont orthogonaux entre eux.

Afin de détecter cet effet, nous utilisons une cavité Fabry-Pérot en anneau à 4 miroirs de haute finesse. Un faisceau issu d’un laser infra-rouge est séparé en deux afin de circuler dans deux directions contra-propageantes dans la cavité optique. Celle-ci contient des barreaux délivrant des champs électriques et magnétiques orthogonaux entre eux et également orthogonaux aux vecteurs de propagation des deux faisceaux intra-cavité. L’application de E et B a pour conséquence de modifier la fréquence de résonance de la cavité optique suivant les deux sens de propagation. On parle alors de non réciprocité directionnelle magnéto-électrique, ou encore d’anisotropie directionnelle. Les deux signaux optiques de sortie de cavité sont démodulés puis comparés à l’aide d’une détection synchrone permettant de détecter l’effet de non réciprocité recherché. Celui-ci a été observé en premier lieu dans de l’Azote à pression atmosphérique, puis dans un cristal d’Er:YAG. Par la suite nous avons modifié le dispositif expérimental initial, notamment en le mettant sous vide, dans le but de mesurer l’effet d’anisotropie directionnelle magnéto-électrique à des pressions sub-atmosphériques.

D’autre part, des mesures de polarisations propres de cavités optiques non planes ont également été effectuées afin d’insister sur l’importance de celles-ci pour les mesures de l’effet d’anisotropie directionnelle magnéto-électrique. Il a été réalisé des cavités en nœud papillon, fortement non planes avec une biréfringence en réflexion négligeable, puis des cavités en anneaux, légèrement non planes avec une biréfringence en réflexion non négligeable. Ces dernières sont similaires aux cavités de mesures utilisées pour la détection de l’effet magnéto-électrique étudié.


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