Réalisation de guides d'ondes pour l'optique non-linéaire. Développement de nanocomposites inorganiques - TEL - Thèses en ligne Accéder directement au contenu
Thèse Année : 2004

Elaboration of waveguides for nonlinear optics. Development of inorganic nanocomposites

Réalisation de guides d'ondes pour l'optique non-linéaire. Développement de nanocomposites inorganiques

Résumé

A great effort of research relates to the developpment of new solutions for second harmonic generation in waveguides, generally produced by ion exchange or implantation on optically non-linear single-crystal substrates.
In the first part of this work, we used the proton exchange technique to produce waveguides on lithium iodate substrates, a material largely used for application in non-linear optics. Waveguides presenting an attenuation lower than 1 dB/cm were obtained and we showed, by a combined X-ray diffraction, Raman spectroscopy and m-lines spectroscopy study, that the guiding layer consisted in solid solution Li(1−x)HxIO3 whose refraction
index is proportional to the proton concentration (x). We also characterised the exchange process kinetics. However, the high values of diffusion coeffcients at ambient temperature do not allow to obtain stable waveguides under standard conditions of use.
Keeping the aim of achieving waveguides for non-linear optics, we gave up the use of singlecrystal lithium iodate to insert it in the form of nanocrystals in amorphous matrices.
Thus, two types of nanocomposites were studied, one constituted of a silica matrix elaborated by sol-gel technique, the other made of Laponite, a very low cost synthetic clay. For each composite, a structural study has allowed to determine the kinetics of crystallisation of LiIO3 and nanocrystals have been oriented by the application of an external electric field during nucleation.
Finally, for LiIO3/Laponite composite, waveguides have been carried out and an attenuation of about 2 dB/cm has been measured. We have measured an effective non-linear coeffcient of about 1.6 pm/V for a composite doped with 50% vol. of LiIO3 and a model
has been proposed to describe the non-linear optical behaviour of this composite material.
Then, this model has been used to simulate the performances of periodically oriented structures.
Un effort de recherche important concerne le développement de nouvelles solutions pour la génération de second harmonique dans des guides d'ondes, généralement réalisés par implantation ou par échange d'ions sur des substrats monocristallins optiquement
non-linéaires.
Dans la première partie de ce travail, nous avons utilisé l'échange de protons pour réaliser des guides d'ondes sur des substrats d'iodate de lithium, matériau largement utilisé
pour des applications en optique non-linéaire quadratique. Des guides d'ondes présentant une atténuation inférieure à 1 dB/cm ont été obtenus et nous avons montré, par une étude combinée en diffraction des rayons X, spectroscopie Raman et spectroscopie mlines, que la couche guidante était constituée de solution solide Li(1−x)HxIO3 dont l'indice de réfraction est proportionnel à la concentration en protons (x). Nous avons également caractérisé la cinétique du processus d'échange. Cependant, les coeffcients de diffusion élevés à température ambiante ne permettent pas l'obtention de guides stables dans des conditions standard d'utilisation.
Tout en gardant comme objectif la réalisation de guides d'ondes pour l'optique nonlinéaire, nous avons abandonné l'utilisation de LiIO3 monocristallin pour l'insérer sous la forme de nanocristaux dans des matrices vitreuses. Ainsi, deux types de nanocomposites
ont été étudiés, l'un constitué d'une matrice de silice élaborée par voie sol-gel, l'autre constitué d'une matrice de Laponite, une argile synthétique très bas coût. Pour chacun des composites, une étude structurale a permis de déterminer la cinétique de cristallisation de LiIO3 dont les cristaux ont pu être orientés par l'application d'un champ électrique durant la nucléation.
Enfin, pour le composite LiIO3/Laponite, des guides d'ondes ont été élaborés et une atténuation de l'ordre de 2 dB/cm a été mesurée. Nous avons mesuré un coeffcient nonlinéaire effectif de l'ordre de 1.6 pm/V pour un composite dopé à 50% vol. et un modèle
a été proposé pour décrire le comportement optique non-linéaire du matériau. Ce modèle a ensuite permis de simuler les performances de structures périodiquement orientées.
Fichier principal
Vignette du fichier
tel-00007650.pdf (4.16 Mo) Télécharger le fichier
Loading...

Dates et versions

tel-00007650 , version 1 (06-12-2004)

Identifiants

  • HAL Id : tel-00007650 , version 1

Citer

Jeremie Teyssier. Réalisation de guides d'ondes pour l'optique non-linéaire. Développement de nanocomposites inorganiques. Physique Atomique [physics.atom-ph]. Université de Savoie, 2004. Français. ⟨NNT : ⟩. ⟨tel-00007650⟩
202 Consultations
1993 Téléchargements

Partager

Gmail Facebook X LinkedIn More