Ce manuel d’introduction à la photonique est issu d’une série de cours développés par Tigran Galstian (professeur titulaire au dépt. de physique, de génie physique et d’optique de l’Université Laval et membre du Centre d’optique, photonique et laser – COPL). Il est tout indiqué en cette année 2015, déclarée Année internationale de la lumière et des techniques utilisant la lumière, par les Nations Unies.
La photo démontre des zones distinctes avec différents pouvoirs de rotation de la polarisation de la lumière (générant ainsi les différentes couleurs en transmission à travers un analyseur). Ces zones sont délimitées par des défauts d’alignements moléculaires et leur origine est reliée à la diffusion des molécules chirales (du haut vers le bas) dans une matrice de cristal liquide nématique (pour les détails, voir T. Galstian and K. Allahverdyan, Molecular self-assemblies might discriminate the diffusion of chiral molecules, Soft Matter, 2015, 11, 4167 – 4172)
La matière présentée dans ce manuel d’introduction à la photonique a été testée au fil des ans auprès d’étudiants, de professeurs et de professionnels désireux d’avoir une référence de base dans le domaine de la photonique. Ce texte convient particulièrement bien à l’ensemble des cours tels les fondements de la photonique, optique-photonique aux niveaux baccalauréat, maîtrise ou BTS.
Il y a peu de documentation d’introduction à la photonique de langue française et le plus souvent il s’agit de références au contenu trop large ou alors très spécialisé.
L’auteur s’est attaché à introduire la matière sans l’utilisation de mathématiques complexes, quoique les lectrices et lecteurs y trouverons tous les outils et ressource mathématiques qu’ils peuvent juger utiles.
Les sujets traités dans cette introduction à la photonique sont centrés sur l’utilisation de la lumière comme porteuse d’information que nous pouvons la considérer sous la forme d’une onde d’excitation électromagnétique. Nous allons donc présenter la modulation des propriétés de la lumière, à sa propagation dans divers milieux et à l’analyse des paramètres lumineux en fin de parcours.
Cela est donc applicable à plusieurs domaines (selon leurs spécificités): la communication optique, l’analyse des matériaux; des systèmes matériels plus complexes, les tissus biologiques. Le but ici n’est pas l’analyse détaillée de tous ces domaines.
Nous allons simplement introduire les concepts élémentaires de la propagation de la lumière, principalement dans les milieux diélectriques, l’influence des champs électriques et magnétiques externes sur cette propagation. Certaines notions de base concernant la diffraction de lumière par des structures périodiques ou l’optique non linéaire seront également abordées. Cela compose le cœur de l’introduction à la photonique.
Introduction à la photonique couvre la matière suivante:
- Les ondes électromagnétiques dans le vide
- La polarisation des ondes électromagnétiques
- La propagation d’une onde en milieu matériel
- L’interface diélectrique
- Anisotrope optique intrinsèque
- Modulation électro-optique
- Activité optique
- Modulation de la lumière
et
- Introduction à l’optique non linéaire
Ce document servira d’introduction à la photonique dans une approche concise et complète autant aux premiers cycles d’études universitaires qu’à un niveau avancé.
Introduction à la photonique, Tigran Galstian, 2015