Réalisation d'un banc automatisé pour la mesure des non-linearités quadratiques par génération de second harmonique en réflexion totale : application à la caractérisation de matériaux sous forme de poudres, de cristaux et de guides d'onde

Realization of a fully-automated set-up for the measurements of the non-linear optical properties of materials by second harmonic waves generated in total reflection : characterization of materials in powder form, bulk crystals and waveguides

• Auteur / Autrice : Régis Kremer
• Direction : Jean-Claude Loulergue
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Physique
• Date : Soutenance en 1999
• Etablissement(s) : Metz
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : LMOPS - Laboratoire Matériaux Optiques, Photoniques et Systèmes (Metz)

Mots clés

Mots clés contrôlés

Génération de second harmonique

Optique cristalline

Propriétés optiques

Poudres

Résumé

Les non-linearités quadratiques optiques des matériaux sont à la base des phénomènes de conversion de fréquence. L'étude des non-linearités au stade le plus précoce de la synthèse des matériaux permet d'optimiser la structure et les performances de ces derniers, en vue d'applications comme le doublage de fréquence utilisé pour réaliser de nouvelles sources laser compactes. Dans ce contexte, nous avons mis au point un banc automatisé de mesure des non-linearités quadratiques optiques de matériaux sous forme de poudre. La technique utilisée (SHEW : Second Harmonic wave generated with Evanescent Wave) repose sur l'étude de la puissance d'un faisceau harmonique généré par une onde évanescente. Le signal SHEW permet d'évaluer le coefficient non-linéaire effectif des poudres même lorsque le matériau n'est pas accordable en phase. Des conditions expérimentales adéquates permettent d'obtenir une précision de l'ordre de 10% sur la mesure du coefficient non-linéaire. Les mesures réalisées sur des poudres organiques connues (NPP, POM, NPAN, MMONS) ont montré que les résultats obtenus étaient en bon accord avec ceux mesurés par d'autres techniques sur des monocristaux. Nous avons donc caractérisé de nouveaux matériaux pour l'optique non-linéaire : les matériaux hybrides organo-minéraux. L'étude des sels de 2-amino-5-nitropyridinium dihydrogénophosphate-arseniate a démontré que les propriétés non-linéaires de ces matériaux n'évoluaient pas en fonction de la composition chimique de la matrice minérale. Nous avons étendu la technique SHEW à la caractérisation des coefficients non-linéaires de cristaux du coefficient d33 du Niobate de Lithium. Enfin, nous avons utilisé la SHEW pour évaluer les effets liés à l'implantation ionique lors de la réalisation de guides d'onde. Les résultats montrent que l'implantation d'ions légers comme H+ préserve les non-linéarites du cristal mais que des ions plus lourds comme He+ dégradent, en surface, les propriétés non-linéaires des matériaux