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dc.contributor.advisorEtienne Brasselet
hal.structure.identifierLaboratoire Ondes et Matière d'Aquitaine [LOMA]
dc.contributor.authorRAFAYELYAN, Mushegh
dc.contributor.otherArnaud Garnache [Président]
dc.contributor.otherThierry Grosjean [Rapporteur]
dc.contributor.otherGonzague Agez
dc.identifier.nnt2017BORD0583
dc.description.abstractDans ce travail nous avons résolu deux problèmes principaux de la mise en forme topologique de faisceau paraxial pour les composants plans : la modalité et le polychromatisme.Nous les résolvons en introduisant de nouveaux concepts d’éléments optiques à interaction spin orbite,à savoir la “q-plate modale” et la “q-plate Bragg-Berry”. D’un côté, la q-plate modale convertit un faisceau gaussien incident en un faisceau de Laguerre-Gauss pour un indice radial et un indice d’azimut donnés, ce qui par conséquent dépasse les capacités des q-plates conventionnelles qui ne modifient que le degré de liberté azimutal, c.à.d. le moment orbital angulaire de la lumière. À des fins expérimentales, deux approches ont été développées : une basée sur des lames de verres nanostructurées artificiellement, l’autre sur des défauts topologiques de cristaux liquides auto-organisés naturellement. D’un autre côté, la q-plate Bragg-Berry consiste en une fine couche inhomogène de cristaux liquides chiraux (cholestériques) devant un miroir, ce qui fournit une mise en forme de faisceau spin-orbite pleinement efficace sur une large bande spectrale du faisceau incident, contrairement au q-plates conventionnelles qui ne sont fabriqués que pour une longueur d’onde donnée. Par ailleurs, nous obtenons une mise en forme de faisceau spin-orbite ultra-large bande en induisant une modulation de la structure supramoléculaire torsadée des cristaux liquides cholestériques selon la direction de propagation de la lumière. Nous montrons également que la présence du miroir derrière permet un puissant contrôle spatio-temporel des propriétés vectorielles de la polarisation du champ lumineux générées par la q-plate Bragg-Berry.
dc.description.abstractEnIt is well-known that paraxial coherent electromagnetic fields can be completelycharacterized in terms of their radial and azimuthal spatial degrees of freedom in the transverse planethat add to the polarization degree of freedom and wavelength. In this work we address two mainissues of paraxial beam shaping that are the modality and the polychromaticity in the context of flatopticsthat we address by introducing novel concepts of spin-orbit optical elements. Namely, the‘modal q-plate’ and the ‘Bragg-Berry q-plate’. On the one hand, modal q-plate converts an incidentfundamental Gaussian beam into a Laguerre-Gaussian beam of given radial and azimuthal indices,hence going beyond the capabilities of conventional q-plates that only control the azimuthal degreeof freedom, i.e. the orbital angular momentum content of light. Towards experimental realization ofmodal q-plates, two approaches are developed: one based on artificially nanostructured glasses andanother based on naturally self-organized liquid crystal topological defects. On the other hand,Bragg-Berry q-plate consist of mirror-backed inhomogeneous thin film of chiral liquid crystal(cholesteric) that provides fully efficient spin-orbit beam shaping over broad spectral range of theincident beam, in contrast to the conventional q-plates that are designed for single wavelength.Furthermore, ultra-broadband spin-orbit beam shaping is achieved by inducing an extra modulationof the supramolecular twisted structure of the cholesteric liquid crystal along the propagationdirection. We also show that the presence of a back-mirror allows a powerful spatio-temporal controlof the polarization vectorial properties of the light fields generated by Bragg-Berry q-plate.
dc.language.isoen
dc.subjectMise en forme de faisceau singulier
dc.subjectVortex optique
dc.subjectMode de Laguerre-Gauss
dc.subjectQ-plate
dc.subjectDéfauts de cristaux liquides,
dc.subjectCristaux liquides chiraux
dc.subjectChiralité à rampe de pas
dc.subjectModulation spatiotemporelle
dc.subjectFaisceau vectoriel
dc.subject.enSingular beam shaping
dc.subject.enOptical vortex
dc.subject.enLaguerre Gaussian mode
dc.subject.enQ-plate
dc.subject.enLiquid crystal defect
dc.subject.enChiral liquid crystal
dc.subject.enGradient-pitch chirality
dc.subject.enSpatio-temporal modulation
dc.subject.enVector beam
dc.titleMise en forme singulière de faisceaux lumineux à l'aide de composants optiques spin-orbite plans
dc.title.enSingular beam shaping from spin-orbit flat optics
dc.typeThèses de doctorat
dc.subject.halSciences de l'ingénieur [physics]/Autre
bordeaux.type.institutionUniversité de Bordeaux
bordeaux.ecole.doctoraleÉcole doctorale des sciences physiques et de l’ingénieur (Talence, Gironde)
hal.identifiertel-01558113
hal.version1
hal.origin.linkhttps://hal.archives-ouvertes.fr//tel-01558113v1
bordeaux.COinSctx_ver=Z39.88-2004&rft_val_fmt=info:ofi/fmt:kev:mtx:journal&rft.title=Mise%20en%20forme%20singuli%C3%A8re%20de%20faisceaux%20lumineux%20%C3%A0%20l'aide%20de%20composants%20optiques%20spin-orbite%20plans&rft.atitle=Mise%20en%20forme%20singuli%C3%A8re%20de%20faisceaux%20lumineux%20%C3%A0%20l'aide%20de%20composants%20optiques%20spin-orbite%20plans&rft.au=RAFAYELYAN,%20Mushegh&rft.genre=unknown


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