Chapitre 1: (le formulaire est bien adapté)

1. L'expression de la fonction d'onde traduisant l'évolution d'un état
   
2. Ce que signifie l'approximation dipolaire électrique en terme d'opérateur d'interaction
   
   
3. Ce que signifie l'approximation quasi-résonnante
   
   
4. L'expression de la probablité de transition à l'ordre 1 en absorption dipolaire électrique ou tout au moins ses dépendances vis à vis du moment dipolaire, du champ électrique, de la pulsation du champ, du temps.
   
5. Que traduit la pulsation de Rabi ? Que désigne une impulsion p ? une impulsion p/2 ?
   
   

Chapitre 2 (le formulaire est bien adapté sauf pour question en rouge)

1. Expression des probabilités de transition selon Einstein
2. Signification physique du coefficient A_ik
3. Rapport des coefficients d'Einstein A_ik/B_ik
4. Nouvelle expression de la probabilité de transition par unité de temps en
   fonction de g(n-n₀)
5. Section efficace d'absorption s _ik et gain a_ik
6. Définition du gain G dans un milieu de longueur l
7. Qu'appelle-t-on transitions non radiatives ? origine ?
8. Taux global de désexcitation g
9. Dans un système à 2 niveaux, quelle est la condition pour avoir un gain ?
10. Que valent g(n-n₀), s _ik et a_{ik au centre de la raie si l'élargissement est homogène ? Cas inhomogène?}

Chapitre 3

1. Les 3 types de pompage dans un laser ( oral)
2. Savoir établir les équations d'évolution des populations pour un laser à 4 et 3 niveaux
3. Savoir les simplifier dans le cas du laser "idéal".
4. Condition de seuil d'inversion de population; savoir l'établir.
5. Le devoir n°1 illustre les bases requises pour résoudre les équations d'évolution
   

Chapitre 4

1. Ondes favorisées dans une cavité ? Quelle que soit la structure spatiale d'un champ électrique injecté dans une cavité, cette dernière transforme la structure et ne laisse subsister que ses modes propres, ...qui se présentent comme une sorte de peigne de fréquences. (oral)
2. Modes longitudinaux.Modes transverses.
3. L'Intervalle Spectral Libre(ISL) d'un F.P.
4. Largeur spectrale d'un mode? Relation qui lie la largeur spectrale et l'ISL.
5. Durée de vie des photons dans une cavité passive: elle traduit l'aptitude de la cavité à emprisonner la lumière. Savoir calculer t_c.
6. Comparer t_c au temps de transit 2L/c
   

1. Qu'appelle t-on rayon de courbure complexe d'une onde ? (oral)
2. Comment s'écrit l'amplitude d'une onde paraxiale d'amplitude gaussienne?Citer au moins les termes prépondérants , tel que la taille w du faisceau.(oral))
3. Savoir écrire le champ électrique E_i( r,t) d'une onde laser et surtout maîtriser les termes qui interviennent dans l'expression. On le caractérisera par trois termes bien distincts:
   -amplitude
   -phase transverse
   -phase longitudinale
4. On caractérisera aussi l'onde laser par son rayon de courbure et ses caractéristiques, la taille du faisceau et sa caractéristique.
   Savoir faire apparaitre sur un schéma ces caractéristiques.
   
5. L'onde laser se développe dans la cavité avec un front d'onde plan ( en z=0 par convention), là où la taille du faisceau est minimale (w₀). A partir de ce point , elle se propage comme une onde sphérique paraxiale gaussienne, de rayon R(z) et de taille w(z).
   L'endroit où la taille est minimun porte le nom de "beam waist " dans la littérature anglosaxonne.
   Au voisinage de ce point, et de part et d'autre, on définit la distance de Rayleigh z_R. C'est la distance au bout de laquelle la taille est multipliée par racine de 2.
   Cette structure d'onde est aussi valable hors de la cavité.C'est ce qui permet de trouver la divergence du faisceau à grande distance. Le demi-angle est donné par tang q = w(z) / z
   Il faut savoir aussi calculer l'intensité dans un faisceau gaussien en intégrant dans un plan de front de r=0 à l'infini.
6. Conditions de stabilité d'une cavité: l'onde laser doit épouser la structure de la cavité, notamment sur les miroirs
   R(z₁) = -R1
   R(z₂) = R2
   L(z₂-z₁) = L
   Ce sont les 3 équations qui relient les inconnues z₁, z₂, z_R
   La condition de stabilité d'une cavité est: 0< h1h2<1, où h1 = 1- L/R1 et h2= 1-L/R2
   Plusieurs exercices consacrés à la recherche de la taille minimale du faisceau, sont des éléments clé pour comprendre la situation.
7. (oral)On définit l'onde laser, la plus générale qui soit, à l'aide des polynomes d'Hermite H(x) et H(y). Ainsi, on aboutit aux modes TEMmn, qui sont facilement reconnaissables:
   m est le nombre de fois que l'intensité s'annule le long des x
   n est le nombre de fois que l'intensité s'annule le long des y

1. Savoir établir les 2 équations fondamentales du laser pour laser à 3 et à 4 niveaux
2. Que désigne V_a?
3. Condition d'oscillation dans une cavité?
4. Comment trouve t-on n₀ et q₀ en régime permanent?
5. Savoir établir la puissance de sortie d'un laser; c'est la même relation quel que soit le régime( continu, relaxé, ...)
6. (oral)Décrivez un laser fonctionnant en régime relaxé.Quelle est la puissance typique de l'impulsion?
7. idem pour le régime déclenché. Méthodes de déclenchement?
8. Comment synchoniser les modes d'un laser? Quel est l'intérêt? Largeur de l'impulsion?

Chapitre 8(le formulaire est trés bien adapté pour l'écrit)

1. loi ABCD pour le rayon complexe q:
   Elle permet de relier les rayons complexes dans deux plans de front quelconques
   q2 =(Aq1 +B)/(Cq1+D).
2. Les lois de l' "optique ordinaire " sont changées!
   
3. Relation entre cohérence temporelle et monochromaticité:t_CO .Dn= 1/2p
   La longueur de cohérence est L= ct_CO
4. (oral)Voir la liste des dispositifs optiques sélectifs enfréquence.
5. Sélection des modes longitudinaux: on insére dans la cavité un étalon de Fabry-Pérot. Son intervalle spectral libre doit être tel que:
   ISL > Dn'= NDn

1. Le champ polarise le milieu avec une réponse qui n'est plus linéaire vis à vis de E :
   P = P^L+ P^NL=e₀ c ⁽¹⁾ E + e₀ c ⁽²⁾ EE + e₀ c ⁽³⁾ EEE + ...
2. La première manifestation d'un effet non linéaire est l'apparaition d'un indice non linéaire : effet Kerr optique; n = n₁+ n₃ I (r,t), conduisant à l'autofocalisation et à l'automodulation si le faisceau est gaussien.
3. Les effets non linéaire apparaissent avec les suceptibilités:
   d'ordre 2: doublage de fréquence, somme et différence de fréquences
   d'ordre 3: triplage de fréquence, et toutes les combinaisons posssibles entre 3 ondes (voir cours et exercices), mélange dégénéré à 4 ondes
4. Le formulaire permet de calculer l'évolution des amplitudes des ondes créeés.