Contribution à l'étude des propriétés électro-optiques de matériaux polymères : orientation des molécules et caractérisation par génération de seconde harmonique

par Gildas Tellier

Thèse de doctorat en Physique. Électronique et génie électrique

Sous la direction de Christian Boisrobert et de Raynald Seveno.

Soutenue en 2006

à Nantes .


  • Résumé

    Ce travail porte sur l’étude et l’orientation de couches minces de matériaux polymères pour des applications en optique guidée. En effet, de par leurs propriétés optiques, ceux-ci pourraient être des concurrents des cristaux inorganiques utilisés jusqu’à aujourd’hui, pour la réalisation de modulateurs électro-optiques. Au laboratoire un dispositif de génération de seconde harmonique en configuration "franges de Makers" a été développé pour mesurer les coefficients non-linéaires du second ordre de ces matériaux polymères. L’étalonnage de ce dispositif au moyen d’échantillons étalons a nécessité la mise en place d’un modèle théorique prenant en compte les réflexions multiples de l’onde pompe et de l’onde de seconde harmonique à l’intérieur des couches minces. Le polymère étudié (PIII) contient des chromophores de type "push-pull" dérivés du DR1 et une fonction de réticulation permettant de "figer" ces chromophores après orientation. L’orientation de ces chromophores a été obtenue au moyen d’un dispositif de "poling" par effet couronne. Après optimisation des paramètres de celui-ci pour l’orientation des couches minces de polymères, nous avons amélioré le montage afin d’augmenter l’homogénéité de l’orientation sur l’ensemble des échantillons. Les expériences menées sur ce polymère PIII ont montré, après orientation, l’existence d’un signal de seconde harmonique, et que l’homogénéité de cette orientation pouvait être améliorée en utilisant un système pointe-grille-plan. De plus les résultats observés ont montré que cette orientation, après réticulation, était stable dans le temps, paramètre essentiel pour l’utilisation de ce type de matériau dans la réalisation de composants.


  • Résumé

    This work is devoted to the optical charcteristics of poled polymer thin films for applications in guided optics. Some polymers, once poled, are suitable for the realisation of electro-optic waveguides modulators, in place of inorganic crystals actually used. A second harmonic generation setup in the "Makers fringes" configuration has been developed and operated in our laboratory, in order to measure the second order non-linear coefficients of our polymer thin films. The calibration of the system on standard samples has led to the development of a theoretical model, taking into account the multiple reflections of the fundamental and the second harmonic wave in the film. The polymer (PIII) we work on contains "push-pull" chromophores derived from the DR1 and a cross-linking process, "freezing" the orientation of the chromophores after poling. The poling of the thin films was obtained using a corona poling setup. The setup was optimised and improved, to increase the homogeneity of the orientation of the thin films. Experiments performed on the PIII polymer once poled proved the existence of a second harmonic signal and the homogeneity improvement of the poling using a corona triode setup. The results showed after cross-linking the orientation was stable in time, which is a key factor for the use of this material in the realization of components.

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Informations

  • Détails : 1 vol. (172 p.]
  • Notes : Publication autorisée par le jury
  • Annexes : Bibliographie p. 151-159

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  • Bibliothèque : Université de Nantes. Service commun de la documentation. Section Sciences.
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : 2006 NANT 2073
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