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Dispersion chromatique impulsion

Posté par
zebrico
09-04-20 à 16:46

Bonjour à toutes et à tous,

Je m'intéresse à l'effet de la dispersion chromatique sur une impulsion et notamment celle d'ordre deux.  Les notations sont les suivantes :

z : position
t : temps
\omega : pulsation
\omega_o : position\ centrale
\alpha : coefficient\ reel
\mathcal{E}(z,\omega) : champ\ electrique\ complexe
E(z,t) : champ\ electrique\ reel

Je souhaite exprimer le champ réel. Je suis donc amené à calculer la transformée de Fourier d'une fonction complexe :

E(z,t)=\int_\mathbb{R}\ \mathcal{E}(0,\omega)\cdot exp[i\cdot \alpha\cdot (\omega-\omega_o)^2]\cdot exp(I\cdot \omega\cdot t)\ \dfrac{d\omega}{2\cdot \pi}

Je sais qu'en général on s'intéresse au cas des impulsions gaussiennes, mais j'aimerais quand même faire le calcul dans le cas général. Le problème est qu'il faut apparement faire appel à l'analyse complexe, et ça fait 2 ans que je n'y ai pas touché du tout...

Est ce que quelqu'un à une idée de faire ceci a peu près simplement?
Merci d'avance!

Posté par
gts2
re : Dispersion chromatique impulsion 09-04-20 à 18:36

Bonjour

Note de détail : \mathcal{E}(z,\omega) et E(z,t) sont tous les deux complexes, simplement l'un est dans l'espace des fréquences, l'autre dans l'espace temporel.

Je suppose que vient du développement à l'ordre deux de k(\omega), et qu'il manque donc un z. Où sont passés les termes d'ordre 0 et 1 ?

Qu'entendez-vous par "faire le calcul dans le cas général" ?
Si vous ne savez rien de \mathcal{E}(z,\omega), on ne peut aller bien loin.

Posté par
zebrico
re : Dispersion chromatique impulsion 09-04-20 à 19:41

Bonsoir gts2,

Dans ce cas je vais détailler l'ensemble.
Le champ électrique complexe s'écrit :

\mathcal{E}(z,\omega)=\mathcal{E}(o,\omega)\cdot exp(i\cdot k(\omega)\cdot z)=\mathcal{E}(o,\omega)\cdot exp(-i\cdot[\varphi(z,\omega)-\varphi(o,\omega)] )

Pour le champ réel, vous avez raison, j'ai oublier d'indiquer la partie réelle devant l'intégrale de la TF.

La phase s'écrit, à l'ordre 2 :

\varphi(z,\omega)\underset{\omega_o}{\approx} \varphi(o,\omega_o)+[n(\omega_o)\cdot \omega_o+(\omega-\omega_o)\cdot n_g(\omega_o)]\cdot \dfrac{z}{c}+\dfrac{(\omega-\omega_o)^2}{2}\cdot k''(\omega_o)\cdot z


f''(\omega_o)=\dfrac{d^mf}{d\omega^m}(\omega_o)\qquad m\in\mathbb{N}  et  n_g(\omega)=n(\omega)+\omega\cdot n'(\omega)


En négligeant le second ordre j'ai réussi à montrer que :

|E(z,t)|=|E(o,t+\tau)| \qquad \tau=z/\upsilon_g(\omega_o)

\upsilon_g est la vitesse de groupe.
J'ai donc pu me rendre compte qu'à l'ordre 1, la dispersion fait que le maximum de l'amplitude du champ n'est pas forcément au centre de l'impulsion. ( Si je ne dis pas de bêtises ... )
Maintenant j'aimerai faire la même chose en ne considérant que l'ordre 2 du développement limité, afin d'identifier clairement l'influence ( mathématique ) de cet ordre-ci ( même si je sais que c'est lié à la largeur totale de l'impulsion qui s'agrandit ) . C'est la raison pour laquelle les termes d'ordre 0 et 1 ne sont pas présents.

Quant à \alpha oui c'est lié au développement de k:

\alpha=\dfrac{k''(\omega_o)\cdot z}{2}

Finalement par "calcul général" parce que les calculs sont toujours faits pour une impulsion gaussienne ( voire éventuellement pour les solitons ) mais je me demandais si le calcul pouvait être pris un peu quelconque.

Merci de votre réponse en tous cas

Posté par
gts2
re : Dispersion chromatique impulsion 09-04-20 à 20:16

Donc votre E(z,t) n'est pas "véritablement" E(z,t). Si on peut extraire sans problème l'ordre 0, l'ordre 1 dépendant de  (-0), il est difficile de ne garder que le terme 2.

explicite le calcul (chapitre 2, page 24) en partant de la forme de l'impulsion. Ceci étant, si on ne connait pas cette forme, on ne peut faire un "calcul général", mais on peut probablement trouver des propriétés en partant de l'idée d'une impulsion, donc à support étroit.  



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