Ingénierie cristalline pour l'optique non linéaire quadratique : iodates métalliques

par Delphine Phanon

Thèse de doctorat en Chimie physique, moléculaire et structurale

Sous la direction de Isabelle Gautier-Luneau.

Soutenue en 2006

à l'Université Joseph Fourier (Grenoble) .


  • Résumé

    La plupart des matériaux pour l'ONL quadratique actuellement commercialisés sont utilisés pour des applications dans le domaine de l'UV au proche infrarouge. Cependant, l'atmosphère présente deux autres fenêtres de transparence dans l'infrarouge : fenêtre II entre 3 et 5 Μm et fenêtre III entre 8 et 12 Μm. Les matériaux susceptibles de couvrir les besoins pour les applications entre 4 Μm et 12 Μm sont peu nombreux. Les composés d'iodates anhydres étudiés dans ce travail de formule générale M(IO3)n ou MM'(IO3)4 sont synthétisés soit par lente évaporation dans l'acide nitrique concentré soit en synthèse hydrothermale. Les études structurales menées par diffraction des rayons X sur poudre et sur monocristal, mettent en évidence une analogie entre les composés M(IO3)2, M(IO3)3 et a-LiIO3 qui permet l'obtention de solutions solides. Les composés étudiés présentent trois caractéristiques communes importantes : grande stabilité thermique en moyenne 500°C, non hygroscopicité et très grande fenêtre de transparence qui s'étend en continue de l'UV, pour les composés incolores, vers l'infrarouge lointain en moyenne jusqu'à 13 Μm. De plus, ils présentent un seuil de dommage optique sur poudre de l'ordre de quelques GW. Cm-2 et l'efficacité en doublement de fréquence est comparable voire supérieure à celle observée pour a-LiIO3. Par ailleurs, l'insertion d'éléments luminescents a pu être réalisée dans certaines de ces matrices. Nous disposons maintenant de toute une famille de matériaux potentiellement actifs (émission laser due à la présence d'éléments luminescents pour les lasers à longueurs d'ondes fixes ou accordables) et/ou passifs (doubleur de fréquence) qui pourraient répondre aux exigences requises pour les applications visées.


  • Résumé

    Nowadays, most of quadratic NLO commercial materials are used for applications in the field of UV to the near infrared. However, the atmosphere presents two others windows of transparency in the infrared: window II between 3 and 5 Μm and window III between 8 and 12 Μm. The materials which can be used for applications between 4 Μm and 12 Μm are very few. Anhydrous iodate compounds studied in this work of general formula M(IO3)n or MM'(IO3)4 were synthesised either by slow evaporation in concentrated nitric acid or in hydrothermal synthesis. Structural analyses carried out by X-ray diffraction on powder and on single crystal, underline an analogy between M(IO3)2, M(IO3)3 and a-LiIO3 compounds which allows us to synthesise solid solutions. The compounds studied present three important common characteristics: great thermal stability on average 500°C, non hygroscopicity and a very large window of transparency which extends continuously from UV, for colourless compounds, towards the far infrared on average up to 13 Μm. They also have an optical damage threshold equal to some GW. Cm-2 on powder and an intensity of second harmonic generation signal similar or even higher than the one observed for a-LiIO3. Moreover, the insertion of luminescent elements could be done in several iodate matrices. We now have a whole family of potentially active materials (laser emission caused by luminescent elements for lasers with wavelengths fixed or tunable) and/or passive materials (frequency doubling) which could respond to the requirements for concerned applications.

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Informations

  • Détails : 1 vol. (355 p.)
  • Notes : Publication autorisée par le jury
  • Annexes : Bibliogr. 202 réf.

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  • Cote : TS06/GRE1/0116/D
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