Abstract FR:

Cette thèse est consacrée à l'étude de la multiplication de fréquence dans le domaine optique par un milieu non-linéaire particulier, constitué par un faisceau d'électrons ultra-relativistes (plusieurs MeV) traversant un champ magnétique périodique ("onduleur"), éventuellement renforcé par une section dispersive ("klystron optique"). Le passage des particules au travers de ce dispositif produit un rayonnement synchrotron dit: "émission spontanée". La présence simultanée dans le klystron optique d'un champ électromagnétique incident sur le faisceau d'électrons permet en outre d'observer un rayonnement d'"émlsslon stimulée". Cette interaction (onde/particule) peut être créée à partir de l'émission spontanée elle-même, et aboutir ainsi à l'amplification du rayonnement jusqu'à un effet de saturation. C'est ce qui constitue le principe général du Laser à Electrons Libres. Cependant, son fonctionnement pour des longueurs d'onde inférieures à l'ultra-violet proche fait apparaître des difficultés importantes. C'est la raison pour laquelle nous avons étudié le processus de Génération d'Harmoniques Cohérentes, qui fait intervenir l'aspect non-linéaire de l'interaction entre l'onde incidente et le faisceau d'électrons. Pour des raisons d'efficacité, cette onde incidente est créée à partir d'un laser extérieur, focalisé dans le klystron optique sur la trajectoire des particules. Dans notre cas, les électrons sont conservés en rotation dans l'anneau de stockage ACQ du LURE à Orsay; sur une de ses sections droites est installé le klystron optique. Les travaux, qui font l'objet de cette thèse, ont porté d'une part sur l'observation du rayonnement cohérent, et d'autre part sur la mise au point d'un programme de simulation numérique du processus. Nous avons pu mettre en évidence l'émission cohérente aux longueurs d'onde de 1773A et 1064A, correspondant aux harmoniques d'ordre 3 et 5 du laser incident dont la longueur d'onde fondamentale se situe à 0,532µm. C'est la première fois qu'un rayonnement cohérent dans le domaine ultra-violet à vide est obtenu par ce qu'on pourrait appeler un "générateur à électrons libres".