Oui, c'est possible et connu depuis un moment, cela fait partie de l'optique que l'on qualifie de "optique non linéaire", et aussi de "photonique".
Il n'y a pas forcément besoin de LASER, ni de lumières à forte puissance pour observer certaines effets d'optique non linéaires, certaines ont été observés bien avant l'invention des LASER (1893 pour l'effet Pockels !).
Il ne suffit pas d'aligner ou de croiser des faisceaux LASER pour combiner leurs fréquences ; il faut un support matériel, par exemple un matériau transparent qui est susceptible d'être perturbé par un (ou plusieurs) LASER pour qu'une combinaison s'opère. Là encore les faisceaux LASER ne doivent pas être "envoyés" n'importe comment sur le matériau : chaque faisceau est défini par sa direction de propagation, son état de polarisation, et la différence de phase entre deux faisceau peut aussi avoir un rôle, il faut donc vraiment maîtriser la manière de faire, pour obtenir un faisceau en sortie bien optimisé. Il y a des conditions à respecter.
Voici quelques effets très courants :
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Effet Pockels : consiste à faire varier la phase ou l'état de polarisation d'un LASER en fonction d'un champ électrique appliqué sur un matériau ; modulation d’une onde électromagnétique par un champ statique ; convertisseur électro-optique (avec polariseurs) ; modulation d’amplitude.
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Rectification optique : consiste à transformer une lumière LASER en champ électrique statique sur un matériau ; Démodulation d’une onde électromagnétique en un champ statique
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Génération de deuxième harmonique : à partir de deux photons de fréquence f, on crée un photon de fréquence 2f, ce qui permet, par exemple de transformer un faisceau de 1064 nm (IR) en faisceau vert (532 nm) (c'est qui est généralement utilisé dans les pointeurs laser verts)
(attention : je raisonne en fréquence, mais je donne un exemple en longueur d'onde, sachant que λf = c)
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Génération de troisième harmonique par somme : à partir d'un faisceau de fréquence f et d'un autre faisceau de fréquence 2f, on crée un faisceau à la fréquence f+2f = 3f. Par exemple en reprenant l'exemple précédent, on obtiendrait un faisceau à 355 nm (UV).
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Somme de fréquences : on additionne les fréquences de deux faisceaux différents. Par exemple un faisceau à 600 nm et un autre à 700 nm (dans le visible), on obtient un faisceau à 323 nm (UV).
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Différence de fréquences : on soustrait les fréquences de deux faisceaux différents. Par exemple un faisceau à 600 nm et un autre à 700 nm (dans le visible), on obtient un faisceau à 4200 nm (IR lointain). (Mais on peut aussi générer des fréquences dans le domaine du térahertz, ondes radio).
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Effet Kerr : consiste à faire varier la phase ou l'état de polarisation d'un LASER en fonction d'un champ électrique appliqué sur un matériau (effet au carré), ou bien de deux champs électriques différents ; modulation d’une onde électromagnétique par 2 champs statiques ; modulation quadratique d’amplitude.
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Indice de réfraction dépendant de l’intensité : consiste à fire varier l'indice de réfraction d'un matériau en fonction de l'intensité lumineuse qui le traverse, c'est-à-dire que le faisceau qui se propage modifie les propriétés de propagations, lesquelles modifient la propagation du faisceau entrant (!). De nombreuses applications : biréfringence auto-induite, holographie dynamique...
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Génération de troisième harmonique : à partir d'un faisceau de fréquence f, on crée un faisceau à la fréquence 3f (directement).
... pour n'en citer que quelques uns et quelques applications !
Il se trouve que je fais un cours sur les matériaux pour l'optique (et en particulier sur l'optique non linéaire) au niveau Master à l'Université, donc je pourrais t'en parler des heures
