Alignment of linear molecules by short duration laser pulses

Alignement de molécules linéaires par impulsions laser de courtes durées

Vincent Renard (1)

1 LPUB - Laboratoire de Physique de l'Université de Bourgogne

Alignment of linear molecules is efficiently induced by strong linearly polarized laser pulses. In the case of short pulses with respect to molecular rotation, periodic alignment appears in field-free conditions after the extinction of the field. This manuscript presents three techniques where the value of allows to quantify alignment without molecular dissociation nor additional alignment. They use a weak time-delayed probe pulse which experiences the optical properties of an aligned sample and shows modification of its characteristics. The first of them measures a depolarization due to the birefringence of the sample. The second one is based on the defocusing produced by the spatial distribution of aligned molecules, and thus, the gradient of the refractive index. The last technique is based on the creation of a transient grating at the crossing of two intenses laser pulses. This grating leads to the diffraction of a weak probe pulse.

L'alignement de molécules linéaires est induit efficacement par des impulsions laser intenses polarisées linéairement. Si ces impulsions sont de courtes durées par rapport à la rotation des molécules, un alignement périodique apparaît après l'extinction du champ. Ce manuscrit présente trois méthodes permettant de le quantifier à l'aide de la grandeur sans pour autant détruire les molécules ni modifier l'alignement initial. Elles nécessitent une impulsion de faible intensité décalée temporellement dont les caractéristiques vont être modifiées par les propriétés optiques du milieu liées à l'alignement moléculaire. La première technique mesure une dépolarisation due à la biréfringence du milieu. La seconde s'appuie sur la défocalisation qui s'explique par une variation spatiale de l'alignement, donc un gradient de l'indice de réfraction. La dernière passe par la création d'un réseau d'indice à l'intersection de deux impulsions intenses, qui va provoquer la diffraction de la sonde.

Mots clés: molecular alignment; rotational coherence; ultra-short pulses; molecular dynamics; time resolved pump-probe techniques; polarization spectroscopy; optical Kerr effect; transient grating

Mots clés: alignement moléculaire; cohérence rotationnelle; impulsions ultra-courtes; dynamique moléculaire; techniques pompe-sonde résolues en temps; spectroscopie de polarisation; effet Kerr optique; réseau d'indice

Domaines: Physique Atomique [physics.atom-ph]

Vincent Renard. Alignement de molécules linéaires par impulsions laser de courtes durées. Physique Atomique [physics.atom-ph]. Université de Bourgogne, 2005. Français. ⟨NNT : ⟩. ⟨tel-00009705⟩