Optical reorientation of liquid crystals in presence of material or optical topological defects

Réorientation optique des cristaux liquides en présence de singularités matérielles ou lumineuses

Mohamed El Ketara (1)

1 LOMA - Laboratoire Ondes et Matière d'Aquitaine

This thesis deals with a detailed study of the material an optical waves aspects of the lightinducedreorientation of a nematic liquid crystal film in a particular framework, called the optical“topological” reorientation. In practice, it corresponds to a situation where a laser beaminduces an orientational topological defect for the director field, whose nature depends on thecharacteristics of the excitation light field (polarization, phase, intensity). First, the concept oftopological optical reorientation is introduced and the experimental conditions for its appearanceare discussed and experimentally verified. Then, the role of the polarization state of a Gaussianlight beam excitation is investigated, followed with the more complex situation of singular lightbeams with structured phase or polarization. Finally, we report on self-induced nonlinear opticalmanifestations of the topological reorientation, which include the experimental identificationand discussion of novel singular phenomena such as nonlinear spin-orbit interaction of light andself-induced vortex beam precession.

Ce travail de thèse consiste en l'étude détaillée des conséquences matérielles et ondulatoires de l'application d'un faisceau laser sur l'orientation d'un film de cristal liquide nématique dans un cadre bien particulier, dénommé la réorientation optique "topologique". Cela correspond en pratique à une situation où la lumière donne naissance à un défaut d'orientation pour le champ de directeur, dont la nature dépend des caractéristiques du champ lumineux excitateur (polarisation, phase, intensité). Après avoir introduit la notion de réorientation optique topologique, identifié et discuté les conditions expérimentales permettant son apparition, le rôle de l'état de polarisation est étudié. Le cas d'un faisceau singulier, structuré en phase ou en polarisation, est ensuite traité. Enfin, la mise en évidence de nouveaux effets nonlinéaires, statique et dynamique, est démontrée.

Mots clés: Optical torque; Liquid crystal; Optical Vortex; Reorientation

Mots clés: Couple optique; Cristal liquide; Vortex optique; Réorientation

Domaines: Autre [cond-mat.other]

Mohamed El Ketara. Réorientation optique des cristaux liquides en présence de singularités matérielles ou lumineuses. Autre [cond-mat.other]. Université Sciences et Technologies - Bordeaux I, 2013. Français. ⟨NNT : 2013BOR15010⟩. ⟨tel-00955155⟩