Génération de seconde harmonique par quasi accord de phase dans les guides d'ondes niobate et tantalate de lithium

Second harmonic generation by quasi phase matching in lithium niobate and lithium tantalate waveguides

• Auteur / Autrice : Florence Armani
• Direction : Dan B. Ostrowsky
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Physique
• Date : Soutenance en 1992
• Etablissement(s) : Nice
• Jury : Président / Présidente : Dan B. Ostrowsky
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Michel Papuchon, Raymond Reinisch, E. Spitz, Dominique Delacourt, M. de Micheli, C. Maissiat

Mots clés

Mots clés contrôlés

Titane

Niobate de lithium

Guides d'ondes optiques

Optique intégrée

Génération de second harmonique

Optique non linéaire

Mots clés libres

Physique

Domaines classiques de la physique

Source bleue

échange protonique

Résumé

Ce mémoire présente l'étude théorique et expérimentale que nous avons menée sur la génération de seconde harmonique par quasi accord de phase (qap) en optique guidée dans le linbo3 et le litao3 pour la réalisation d'une source bleue miniature. Dans la partie théorique, nous avons tout d'abord étudié le qap dans les guides d'ondes ainsi que différentes méthodes pour réaliser le réseau non linéaire dont la polarisation ferroélectrique a été périodiquement retournée. Nous avons ensuite analysé l'évolution du rendement de conversion dans les cas particuliers du linbo3 et du litao3 en fonction du recouvrement du profil des modes fondamental et harmonique avec les paramètres géométriques du réseau non linéaire. Dans cette étude originale, nous montrons que l'expression de ce recouvrement fait apparaitre un coefficient non linéaire effectif dont la modulation permet la réalisation du qap. Dans la partie expérimentale, nous avons décrit la technologie utilisée pour la réalisation de nos échantillons (fabrication du réseau non linéaire, guides d'ondes). Les meilleurs rendements de conversion que nous avons obtenus sont de 11% wcm2 dans l'ordre 1 de qap dans le linbo3. Pour atteindre des rendements plus importants, le litao3 semble cependant un candidat plus prometteur dans l'immédiat grâce notamment aux possibilités de réalisation d'un réseau non linéaire mieux défini et plus efficace pour l'obtention d'un rendement supérieur à 100% wcm2

This thesis deals with our thoretical and practical study of second harmonic generation using quasi phase matching (QPM)) in guided optics in LINBO3 and LITAO3. This study aims at realizing a compact blue source. In the theoretical part, we first have studied the QPM in waveguides and several methods to realize the nonlinear grating for the periodical reversal of the ferroelectric polarization. Then, for both LINBO3 and LITAO3, we have studied the evolution of the conversion efficient according to the overlap between the fundamental and harmonic mode profiles and the geometrical parameters of the periodically domain inverted region. In this original study we have demostrated that this overlap may be expressed using an effective nonlinear coefficient whose modulation allows the QPM realization. In the practical part, we have described the technology used to realize our samples (nonlinelar grating fabrication, waverguides). The best conversion efficiency we have obtained is 11 %/Wcm2 in the first order of QPM in LINBO3. In order to obtain higher conversion efficiencies, LITAO3 seems to be a more promissing material: the better-defined shape of the domain-inverted regions allows to increase the efficiency of the intercation, and thus to obtain conversion efficiencies higher than 100 % Wcm2