Notre principal axe de recherche est centré sur la description théorique d’expériences de mélange d’ondes ayant pour but la détermination de la dynamique ultra-rapide de systèmes moléculaires. Nos travaux doivent non seulement permettre de donner une interprétation des signaux mesurés mais aussi de préciser la sensibilité d’une expérience donnée par rapport à un paramètre caractéristique de la dynamique du système étudié. Il est bien connu par exemple, que les processus de déphasage sont au coeur même des propriétés optiques des matériaux et il est essentiel de savoir si la spectroscopie non linéaire permet d’accéder à la mesure de ces pertes de phases.
Une étude théorique de ce type d’expérience demande d’une part, une modélisation du système étudié et, d’autre part, une analyse des processus optiques non linéaires mis en jeu. Ce dernier point est généralement abordé par un traitement perturbatif de l’interaction système-champ. Ceci permet une classification et une caractérisation des processus optiques non linéaires. La modélisation du système étudié demande quant à elle, la mise en place de méthodes permettant de décrire la dynamique de systèmes dissipatifs. Pendant longtemps, cette dernière était représentée par quelques niveaux discrets associés à des constantes de temps pour traduire leur évolution markovienne. Cette approche s’est révélée inadaptée aux comportements aux temps courts de systèmes moléculaires où des effets de mémoire peuvent apparaître. Par suite, nous essayons plutôt d’aborder ces problèmes par l’élaboration de la dynamique réduite d’un système couplé à un bain dissipatif. Pour cela, le modèle stochastique à longtemps été utilisé. Malheureusement, sans parler des problèmes liés à la température, ce dernier est surtout utilisé pour décrire les processus de déphasage pur. Pour des états électroniques, ils sont généralement beaucoup plus rapides que les pertes de population et ceci peut justifier une description stochastique. En revanche, le problème est tout autre en ce qui concerne la dynamique d’états vibrationnels où perte de population et perte de phase peuvent être du même ordre de grandeur. En conséquence, nous décrivons ces processus dissipatifs par un modèle entièrement microscopique. Ceci nous permet d’aborder aussi bien des expériences de mélange d’ondes entre états électroniques, que d’analyser la dynamique vibrationnelle, le couplage non-adiabatique dans des systèmes à transfert d’électron ou de décrire des expériences d’écho de photon ou de spectroscopie multidimensionnelle dans le domaine de l’infrarouge.