Brevet FR2564214A1 — publié le 19851115

Procédé et dispositif optiques du genre a conjugaison de phase, capables de changements de fréquences. L'invention concerne l'optique physique non linéaire. Depuis quelques années, on sait que certains matériaux optiquement non linéaires sont capables de réémettre une onde conjuguée en phase d'une onde incidente qui leur est appliquée. L'expression "conjugaison de phase" signifie que l'onde electromagnétique réémise est colinéaire à l'onde incidente, tout en possédant la phase inverse. I1 en résulte, notamment, que toute perturbation linéaire apportée à l'onde incidente disparaitra de l'onde réémise, après que celle-ci ait rencontré à nouveau la cause de ladite perturbation. Une telle perturbation est présente notamment lorsqu'une partie de l'onde incidente a traversé un milieu d'un indice de réfraction donné, et le reste de l'onde incidente un milieu d'indice de réfraction différent. Plus généralement, elle consiste en la rencontre de milieux aberrateurs non dispersifs, qui déforment le front d'onde optique. En toute rigueur, la conjugaison de phase optique suppose que l'onde réémise soit cclinéaire à l'onde incidente, qu'elle possède la même fréquence, une phase et un vecteur d'onde inverses et une amplitude (en fonction de l'espace), qui est le conjugué complexe de celle de l'onde'incidente. Toutefois, la pratique admet que l'on continue à parler de conjugaison de phase même si certaines de ces conditions ne sont pas remplies. Dans cet esprit, la présente Demande de brevet'utilise l'expression "conjugaison de phase" au sens large. Des développements sur la conjugaison de phase pourront être trouvés dans les publications suivantes -"Optical Phase Conjuga.tion",éditée par R.A. Fisher (Academic Press, New York, 19,83); - Compte-rendus du colloque international du C.N.R.S. sur Mla conjugaison de phase et les instabilités optiques" (Cargèse, septembre 1982),publiée dans le Journal de Physique (Colloque C2, 1983). - "Un nouveau domaine de l'optique : l'optique conjugué dans Images de la Physique 1983, page 40 (supplément au courrier du C.N.R.S. NO 51, - M. Duc lot "Non linear Optical Phase Conjugation" dans Festkârperprobleme XXII page 35 (Vieweg, Braunschweig, RFA, 1982). Diverses techniques d'optique non linéaire, comme la diffusion Brillouin stimulée, la diffusion Raman stimulée, l'interaction non linéaire à deux ondes, ont été utilisées pour créer l'onde conjuguée de phase de l'onde incidente, mais la technique la plus prometteuse semble être maintenant l'interaction non linéaire utilisant trois ondes à la même fréquence ou pulsation angulaire o, interaction qui est souvent appelée "mélange dégénéré à quatre ondes". (On utilise ciaprès le symbole , qui représente habituellement la pulsation angulaire en l'appelant indifféremment fréquence ou pulsation angulaire, étant observé que la pulsation angulaire est représentative de la fréquence à un facteur 2s près. La conjugaison de phase optique possède de nombreuses applications potentielles. Sans les énumérer toutes, on fera sim- plement'référence à la Demande de Brevet NO 81 07 054, déposée le 8 Avril 1981 au nom du Demandeur. Des indications pourront y être trouvées sur différentes-techniques de conjugaison de phase, et en particulier sur le mélange dégénéré à quatre ondes. La présente invention a essentiellement pour but de permettre une réémission optique du genre à conjugaison de phase, mais dans laquelle l'onde ainsi réémise possède une fréguence modifiée. Pour cela, l'invention part d'un procédé optique non linéaire, du genre à conjugaison de phase, selon lequel on applique deux faisceaux optiques dits ondes-pompes (ondes planes et monochromatiques se propageant en sens opposé) de part et d'autre d'un matériau optiquement non linéaire, ainsi qu'un troisième faisceau optique, dit faisceau-objet. Il émerge alors du matériau un quatrième faisceau optique, conjugué en phase relativement au faisceau-objet. Selon l'invention, on choisit un matériau non linéaire possédans une susceptibilité d'ordre au moins égal à 5, et l'on peut alors obtenir un quatrième faisceau - le faisceau émergent qui contient une fréquence égale à une combinaison linéaire de celle de l'une des ondes-pompes et de l'onde-objet. Selon un autre aspect de l'invention, les deux ondes-pompes possèdent des fréquences différentes, dont les valeurs sont choisies en fonction de ladite susceptibilité. Dans une mise en oeuvre préférentielle, la fréquence de l'une des ondes-pompes est sensiblement égale à un multiple - par exemple, le double - de la fréquence de l'autre onde-pompe, laquelle est à son tour égale à la fréquence de londe-objet. On peut alors faire en sorte que le faisceau réémis soit à une fréquence double (par exemple) de la fréquence de l'onde-objet,tout en conser la propriété de conjugaison de phase (compte tenu du rapport de fréquence). La présente invention propose également un dispositif permettant la mise en oeuvre de ce procédé, et comportant - un matériau optiquement non linéaire, possédant une sus- ceptiblité d'ordre 2n+1 au moins égal à 5, n étant un entier supérieur à 1; - des moyens pour appliquer à ce matériau, de part et d'autre, deux faisceaux optiques de fréquence choisie en fonction de ladite susceptibilité, qui forment ondes-pompes; - des moyens poux appliquer à ce matériau un troisième faisceau optique formant faisceau-objet; et - des moyens pour recueillir un faisceau émergeant du matériau optiquement non linéaire. Le matériau optiquement non linéaire peut être un gaz, en particulier un gaz dont les atomes possèdent des niveaux électroniques excités fortement peuplés, où les nonlinéarités sont fournies par deux transitions résonantes couplées par un niveau commun, qui sera souvent un niveau métastable. En pareil cas, le dispositif est coinplété par des moyens pour exciter ces niveaux électroniques. Pour leur part, les ondes-pompes sont avantageusement fournies par au moins un laser, de préférence par deux lasers dont l'un au moins est réglable. Bien entendu, d'autres matériaux optiquement non linéaires peuvent être utilisés, en particulier des matériaux semiconducteurs. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention appa raseront à l'examen de la description détaillée ci-après, et des dessins annexés, sur lesquels - la figure 1 est le schéma de principe d'un dispositif permettant la mise en oeuvre de l'invention; et - les figures 2 et 3 sont deux schémas représentant des niveaux électroniques du néon. Sur la figure 1, la référence 1 désigne-un matériau optiquement non linéaire, qui est ici un gaz, en l'occurrence le néon. Ce gaz est contenu à l'intérieur d'un tube 10, fermé à ses extrémités par des parois 11 et 12 qui sont transparentes.au rayonnement utilisé selon l'invention. Au tube. 10 est connectée une tubulure 13, qui aboutit à une machine 14 permettant tout d'abord de faire un vide suffisant à l'intérieur du tube 1, et ensuite de remplir ce même tube par du néon, à une pression comprise entre 0,1 et 1 Torr environ. Il est considéré que le néon ne doit pas contenir plus de un dix-millième d'impuretés. Une bobine 15 est enroulée autour du tube 10, et reliée à un dispositif 16 pour l'excitation d'une décharge haute fréquence, par l'intermédiaire de la bobine 15, à l'intérieur du tube. La fréquence est de l'ordre de 10 MHz Un laser à colorant 2, continu, non par un laser à Argon, et opérant dans le domaine visible, tel que le modèle 699 de la Société COHERENT INC. (ETATS-UNIS) fournit un faisceau lumineux 20. Une première lame à réflexion partielle 21 tire de ce faisceau 20 un premier faisceau formant onde-pompe, référencé 22. Ce faisceau 22 est appliqué à travers la fenêtre 11 au gaz 1 contenu dans le tube 10. A l'autre extrémité est prévu un second laser 45, qui est un laser a colorant continu du mEr:a genre oue le précédent, nais ainsi d'un doubleur de fréquence à l'intérieur de sa cavité, de façon qu'il opère dans les ultraviolets. Un tel laser peut être réalisé 1 partir du modèle Spectraphysics N 380, muni d'une cellule doubleuse de fréquence constituée par exemple drun cristal d'ADA (ammonium-dihydrogen arseniate). Un réglage fin de la fréquence de ce laser 4 est prévu en 45 de manière connue (par exemple balayage sur 60 gigahertz I quelques Mégahertz prèsi autour de 3000 AnaStröm.S). Le laser 4 fournit un- faisceau iumineux 40 qu'une lame 41 ré chit en 42, pour qu'il entre par la fenêtre 12 dans le tube sensiblement à L'opposé de la direction d'incidenoe du faisceau 22. Un faisceau-objet noté 32 est appliqué à la fenêtre 11. Il est de préférence faiblement incliné sur la direction d'inci dence du faisceau onde-pompe 22. En pratique, ce faisceau-objet peut revêtir diverses formes, et en particulier consister en des rayons lumineux issus d'u objet matériel. Dans un cadre expérimental-, visant seulement démontrer-la mise en oeuvre de l'invention, le faisceauobjet 32 peut être obtenu I partir du laser 2. A cet effet, la partie 30 du faisceau 20 qui n'est pas dévié par la lame semi-transparente 1 est appliquée à une seconde lame semi-transparente 31, inclinée convenablement pour obte l'angle 28 voulu entre les faisceaux 22 et 32. Les valeurs ac tuellement préférées pour l'angle 28 vont de 0,50 à.20. Sous réserve des conditions décrites ci-après, on peut alors observer la réémission par le matériau 1 d'un faisceau 52, q peut être détecté par un organe 55 tel qu'une cellule photoélectrique. Le faisceau 52 peut être séparé du faisceau 31, auquel il est colinéaire, par le fait qu'il traverse 1à lame semi-transparente 31. De surcroît, comme les fréquences des faisceaux 32 et 52 ne sont pas les mêmes, la lame 31, ou tou autre organe séparateur, peut etre rendu sélectif en fréquen c'est-I-dire dispersif. Il est maintenant fait référence aux figures 2 et 3. Dans une décharge de néon, les premiers niveaux électroniques excités sont fortement peuplés. Définis en notation de Paschen, ce sont les niveaux métastables 153 et 1551 ainsi que le niveau radiatif 1541 qui est en fait un niveau resonant à durée de vie longue (de tordre de 30 nanosecondes). La figure 2 illustre deux transitions résonantes couplées,avec comme niveau commun le niveau métastable 1s5. La première transition, dont la longueur d'onde est 640 nonomètres, est définie entre le niveau 2p9 et le niveau 155. La seconde, dont la longueur d'onde est 298 nanomètres, est définie entre le niveau 4p9 et le niveau 1s5. On remarque que la longueur d'onde associée à la première transition est sensiblement égale au double de celle associée à la seconde. En conséquence, la fréquence ou pulsation angulaire associée à la seconde transition est sensiblement le double de celle associée à la première. La figure 3 illustre une situation semblable, où le niveau commun est le niveau radiatif 154 La transition résonante 1s4-2p3 correspond à une longueur d'onde de 607 nanomètres. Une seconde transition résonante, ls4-4p8, correspond I une longueur d'onde de 302 nanomètres. Ici, la fréquence de la seconde transition résonante est pratiquement egale au double de celle de la première. La décharge haute fréquence va peupler ces niveaux résonants dans une proportion allant de 1010 à 1011 atomes par centimètre cube, pour une pression de néon comprise entre 0,1 et 1 Torr. D'autres couples de longueurs d'ondes ainsi définies sont possibles, dans le néon et dans d'autres gaz, qui possèdent des non-linéarités d'ordre au moins égal à 5. Dans ce qui suit, et en référence aux figures 2 et 3, on note X la longueur d'onde la plus élevée (640 ou 607 nanomètres) et la la longueur d'onde la plus brasse (298 ou 302 nanomètres), qui correspond a la fréquence double. Le laser à .colorant 2 est accordé une fois pour toutes sur une fréquence telle que l'un et l'autre des rayons 22 et 32 possèdent, compte tenu de l'indice de réfraction du néon contenu dans le tube 10, une longueur d'onde égale à A. En pratique, comme il s'agit d'un gaz sous faible pression, le laser 2 sera lui-meme accordé sur la longueur d'onde A. De son côté, le laser 4 est accordé sur la fréquence double, c' est-à-dire sur la longueur d'onde A2 Le réglage 45 permet de faire varier légèrement la longueur d'onde A2, si nécessaire. La lame 41 est avantageusement rendue pivotante, pour permettre d'ajuster l'angle d'incidence du faisceau 42. Sur la figure 1, cet angle d'incidence a est défini par rapport à la bissectrice 35 entre les directions des faisceaux 22 et 32. En faisant varier légbrement la fréquence du laser 4, on peut observer un rayonnement réémis 52. dont la fréquence est sensiblement double de celle du rayonnement 32, et qui parlait être conjuguée en phase de celui-ci, sous réserve du doublement de fréquence. Préalablement, des expériences conduites sur différentes transitions électroniques lu)néon, telles qu'illustré aux figures 2 et 3, ont permis la mise en évidence de nonlinéarités d'ordre élevé, c'est-à-dire de susceptibilités des cinq et septième ordres, mais pour des mélanges dits dégénérés, dans lesquels la fréquence de la seconde ondepompe 42 est la même que celle de l'onde-pompe 22. Le dispositif expérimenta peut alors utiliser deux lasers identiques en 2 et en 4, ou plus simplement le même laser, dont sont tirés les faisceaux 22 et 42 aussi bien que 32. On revient maintenant au cas dans lequel le faisceau 42 possède une fréquence sensiblement double de celle du faisceau 22. Il est également rappelé que l'on peut définir une onde électromagnétique par son vecteur d'onde, et par sa fréquence ou pulsation angulaire. Au faisceau 22 est associé un vecteur d'onde # , et une pulsation angulaire w. Au faisceau 42 est associé un vecteur d'onde # et une pulsation angulaire #2, qui est sen- siblement égale à 2.#. Ces deux faisceaux sont des ondes planes, qui se propagent en sens opposes. Pour sa part, le faisceau-objet peut être associé à un vecteur d'onde k , et lui aussi une pulsation angulaire w. Dans le non, il existe un processus non linéaire faisant intervenir une susceptibilité d'ordre 5, que l'on désigne par la lettre x(5), et que les hommes de l'art résument ainsi: (5) (-#2; #2, -#, #, -#, #) Ce symbole peut être expliqué comme suit : les deux ondes incidentes 22 et 32 dont la pulsation angulaire est m# , interviennent deux fois à l'intérieur du matériau 1. L'onde de pulsation angulaire w2 intervient une fois. Il en résulte la réémission d'une onde de pulsation angulaire , ce qu'exprime le symbole -#2 Placé avant le Point virgula. Cette onde possède un vecteur d'onde K. Comme les effets non linéaires observés avec des susceptibilités d'ordre 3 sont souvent dénommés mélanges à quatre ondes, un effet non linéaire ainsi obtenu avec une susceptibilité d'ordre 5 peut être nommé mélange à six ondes. Physiquement, deux photons (,, k0 @ et un pnoton @#2' sont absorbés par le matériau, et deux photons (#, #) et un photon (#2, #) sont réémis. Les deux photons réémi 3 Ln pulsation angulaire w sont colinéaires à l'onde-objc-t 32, avec la même fréquence que celleci. Le phénomène intéressant réside en ce qu'est également réémis un photon à la Fréquence double @2@ La conservation de l'impulsion du rayonnement électromagné tique impose que # = 2.# + # - 2.# . On remarque maintenant que si # = - 2.#, on a alors -2.k En pratique, cette expression peut s'écrire en termes de pulsation angulaire #2 = 2.# nr(#2) Où le numérateur de la fraction est l'indice de réfraction du matériau 1 pour la fréquence w, et le dénoninateur- l'indice de réfraction du matériau 1 pour la. fréquence #2. On note qu'un matériau comme. le néon est peu dispersif, ce qui signifie que la fraction est égale à 1, et que la condition ci-dessus se résume à #2 = Le phénomène ainsi défini est un processus non linéaire dans'lequel l'accord de phase est assuré quelle que soit la direction de l'onde "objet" incidente dont le vecteur d'onde est k. Dans tous les casson a réémission d'une onde à la fréquence double, et qui peut être considérée comme conjuguée en phase de l'onde-objet, compte tenu de la multi plication de fréquence qui est intervenue. On considère maintenant un milieu optiquement non linéaire dont la susceptibilité est d'ordre 2n+1 avec n au moins égal à 2. Ceci constitue donc une généralisation du cas précédent. En généralisant davantage, l'angle a que forme le faisceau 42 avec la bissectrice 35 n'est pas forcément égal à 6. Par con- tre, on admet toujours que le milieu 1 n'est pas dispersif. Dans ces conditions, les trois faisceaux optiques 22,32 et 42 doivent etre agencés pour satisfaire sensiblement la relation suivante #.sin&alpha; = n.#2.sin# Ceci explique qu'avec des ondes 22 et 42 dont les fréquences ne sont pas exactement multiples, comme c'est le cas dans l'exemple de la figure 2, on peut néanmoins obtenir l'effet selon l'invention, par un ajustement convenable de la valeur de l'angle a, relativement à l'angle # (les deux ondes pompes ne créent plus alors qu'une onde sensiblement stationnaire dans le matériau I). Dans le cas où la fréquence #2 est un multiple de #(#2=n.#), les angles &alpha; ete seront sensiblement égaux, et l'accord de phase sera réalisé pour toutes valeurs de Os Dans une autre généralisation encore, on peut envisager de créer non pas une multiplication (ou une multiplication approximative) de Erequences, mais plus simplement une addition ou une soustraction de fréquences, puisque si l'on note maintenant # la fréquence du faisceau 22 et w' celle du faisceau 42, l'explication ci-dessus montre qu'il est possible d'obtenir un faisceau démis de fréquence w-w Le mode de réalisation décrit plus haut fait intervenir un gaz, qui permet la transposition d'une longueur d'onde du domaine visible å une lonqueur d'onde ultraviolette. La présente Invention peut également être mise en oeuvre pour la transposition d'images inCrarouges à des longueurs d'ondes plus courtes, d'infrarouge plus proche ou du domaine visible. A cet effet, on peut utiliser l'absorption saturable, par un laser à gaz carbonique (CO2, dont la longueur d'onde X est 10 microns) d'un gaz résonant comme l'hexafluorure de soufre SF6, ou encore de semi-conducteurs, tels que le Germanium ou le composé Hg-Cd-Te, de manière à modifier l'indice du milieu à des fréquences plus élevées où l'image serait transférée. Ces matériaux résonnent à partir de leur niveau Eondamental. Une transposition du même genre peut être obtenue avec le composé InSb, pompé par un laser à oxyde de carbone (CO, dont la longueur d'onde A est 5 microns). Ces milieux sont caractérisés par de fortes non-linéarités optiques d'ordre élevé, ainsi que cela a eté montré dans les publications suivantes : YUEN et al, Opt. Lett. 8, 356 (1983) et Appl. Phys. Lett. 43, 479 (1983); Watkins et al, Opt. Lett. 6, 76 (1981). Enfin, l'invention peut.encore utiliser les très fortes nonlinéarités optiques fournies par l'absorption excitonique et bi-excitonique dans des composés comme le chlorure cuivreux CuCl ou le sulfure de cadmium CdS. Il s'avère ainsi que la présente invention permet d'obtenir la réémission d'une onde conjuguée en phase, et de fréquence modifiée,en particulier de fréquence multipliée. L'onde ainsi réémise possédera plusieurs propriétés : - L'intensité de cette onde à la fréquence double doit dépendre quadratiquement de l'intensité initiale de l'onde-objet. Ceci entraîne une accentuation de contraste dans l'image réfléchie par rapport d l'image incidente. Plus généralement, dans le cas d'une multiplication de frequence par n, l'intensité réfléchie est proportionnelle à la nième puissance de l'intensité incidente de l'onde-objet. ~ La phase de l'onde réfléchie est inversée et doublée par rapport à la phase de ltonde-objet. Il s'agit ici de la phase totale, et non de la phase à l'origine des temps, comme le reflète la relation ci-après Ceci signifie que l'on peut realiser une rectification (à la fréquence double) de fronts d'ondes optiques déformés par des milieux aberrateurs non dispersifs. Si l'on ddfinit une telle aberration par la relation ## (#) = @nr.#.l/c l'onde réfléchie possédera une aberration ##(#2) = soit à peu près @@#nr.#2.l/c - Le changement de fréquence peut encore permettre déviter les interférences possibles entre l'onde-objet incidente et l'onde image réfléchie ou réémise, ainsi que certains bruits liés à la diffusion de la lumière par des particules de poussière, ou des inhomogénéités qui sont de nature dispersive, comme par exemple les phénomènes dits "speckles"-. Il résulte de ce qui précède que l'invention est susceptible de nombreuses applications, dont - la rectification d fronts d'ondes optiques en temps réel avec changement de fréquence; - la photolithographie : on a déjà pensé à appliquer la conjugaison de phase classique en photolithographie. La conjugaison de phase avec doublement de fréquence selon l'invention permet de transposer une image visible dans l'ultraviolet, à quoi s'ajoute l'accentuation des contrastes. Ceci permet d'améliorer considérablement les performances des techniques photolithographiques, notamment lorsqu'elles sont utilisées pour la fabrication de composants semiconducteurs. - Enfin, la transposition d'images infrarouges dans le domaine visible, grâce à la multiplication de fréquences, est susceptible d'applications très nombreuses, notamment pour l'observation nocturne. Bien entendu, la présente invention n'est pas limitée à l'objet de la description ci-dessus, dont l'homme de l'art pourra conaevoir diverses variantes. Par exemple, on peut utiliser des lasers à impulsions, convenablement synchronisés, au lieu des lasers continus décrits, pour benéficier d'une puissance instantanée supérieure. Revendications. 1. Procédé optique non linéaire, du genre à conjugaison de phase, selon lequel on applique deux faisceaux optiques plans, monochromatiques 22,42) dits ondes-pompes de part et d'autre d'un matériau optiquement non linéaire (l), ainsi qu'un troisième faisceau optique (32), dit faisceau objet, tandis qu'il émerge du matériau un quatrième faisceau optique (52), conjugué en phase relativement au faisceau objet, caractérisé en ce qu'on choisit un matériau non linéaire (1) possédant une susceptibilité d'ordre au moins égal à 5, le quatrième faisceau (52) qui émerge contenant une fréquence égale à une combinaison linéaire de celles de l'une (21) des ondespompes et de l'onde objet (32), laquelle est égale à la fréquence de l'autre onde pompe (22). 2. Procédé selon la revendication l, caractérisé en ce que les deux ondes-pompes (22,42) possèdent des fréquences différentes, choisies en fonction de ladite susceptibilité. 3. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que la fréquence de l'une (42) des ondes-pompes est sensiblement égale à un multiple de la fréquence de l'autre onde-pompe (22). 4. Procédé selon lune des revendications 2 et 3, caractérisé en ce que la direction d'incidence de l'onde objet (32) sur le matériau est faiblement inclinée sur la direction d'incidence de celle (22) des ondes-pompes qui possède la fréquence la plus basse. 5. Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce que les directions d'incidence des deux ondes-pompes (22,42) sur le matériau sont sensiblement opposées l'une à l'autre. 6. Procédé selon l'une des revendications 2 à 5, caractérisé en ce que les trois faisceaux optiques (22,32,42) appliqués sur.le matériau satisfont sensiblement la relation suivante ##sin&alpha; = n.#2.sin# n n est un nombre entier supérieur à 1 défini par le fait que l'ordre de la susceptibilité est 2n+1, e est la moitié d'un premier angle formé par les directions d'incidence de l'onde-objet (32) et de l'onde-pompe (22) qui en est proche, A est la longueur d'onde commune à ces deux ondes, a est un autre angle formé par le direction d'incidence de l'autre onde-pompe (42) relativement à la bissectrice du premier angle, et #2 est la longueur d'onde de cette autre onde-pompe (42). 7. Procédé selon l'une des revendications 2 à 6, caractérisé en ce que les deux ondes-pompes (22;42) sont des ondes planes coherentes, qui se propagent en sens opposé. 8. Procédé selon l'une des revendications 2 à 7, caractérisé en ce que le matériau non linéaire (1) est un gaz dont les atomes possèdent des niveaux électroniques excités fortement peuplés, où les non-linearités sont fournies par deux transitions résonantes couplées par un niveau commun. 9. Procédé selon la revendication 8, caractérisé en ce que le gaz est le néon. 10. Procédé selon la revendication 9, caractérisé en ce que les transitions résonantes sont prises entre les niveaux 2p9 d'une part, 4p9 d'autre part et le niveau commun is 11. Procédé selon la revendication 9, caractérisé en ce que les transitions résonantes sont prises entre les niveaux 2p3 d'une part, 4p8 d'autre part et le niveau commun 134. 12. Procédé selon l'une des revendications 2 à 8, caractérisé en ce que le matériau non linéaire (l) est un semi-conducteur, tel que le Germanium, le compos Mercure-Cadmium Tellure, le composé Indium-Antimoine, le Chlorure cuivreux ou le Sulfure de Cadmium. 13. Dispositif optique non linéaire, permettant la mise en oeuvre du procédé selon 11 une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte - un matériau optiquement non linéaire (1) possédant une susceptibilité d'ordre 2n+1 au moins égal à 5, n étant un entier supérieur à 1, - des moyens (2, 20-22; 4, 40-42) pour appliquer à ce matériau, de part et d'autre, deux faisceaux optiques de frequences choisies en fonction de ladite susceptibilité, qui forment ondes-pompes, - des moyens pour appliquer à ce matériau un troisième faisceau optique (32) formant faisceau-objet, et - des moyens (55) pour recueillir un faisceau émergeant du matériau optiquement non linéaire. 14. Dispositif selon la revendication 13, caractérisé en ce que le. matériau optiquement non linéaire (1) est un gaz et en ce qu'il comporte des moyens (15,16) pour exciter des niveaux electroniques résonants par rapport à un niveau métastable commun. 15. Dispositif selon l'une des revendications 13 et 14, caractérisé en ce que les moyens pour former les ondes-pompes comprennent au moins un laser (2,4). 16. Dispositif selon la revendication 15, caractérisé en ce que les moyens pour former les ondes-pompes comprennent deux lasers (2,4), dont l'un au moins (4) est réglable.