Propriétés optiques non linéaires quadratiques des cristaux La3Ga5.5Nb0.5O14 (LGN) et Rb : KTiOPO4 à domaines ferroélectriques alternés périodiquement (PPRKTP)

Quadratic nonlinear optical properties of La3Ga5.5Nb0.5O14 (LGN) and periodically-poled Rb : KTiOPO4 (PPRKTP) crystals

• Auteur / Autrice : Dazhi Lu
• Direction : Benoît Boulanger, Patricia Segonds, Huaijin Zhang, Haohai Yu
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Optique et radiofrequences
• Date : Soutenance le 29/06/2018
• Etablissement(s) : Université Grenoble Alpes (ComUE) en cotutelle avec Shandong University (Jinan, Chine)
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale électronique, électrotechnique, automatique, traitement du signal (Grenoble ; 199.-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut Néel (Grenoble)
• Jury : Président / Présidente : Jean-Louis Coutaz
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : François Balembois
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Gérard Aka, Antoine Godard

Mots clés

Mots clés contrôlés

Quasi-accord de phase (optique)

Biréfringence

Cristallographie

Ferroélectricité

Optique non linéaire

Mots clés libres

Optique non linéaire

Conversion de fréquences

Croissance de cristaux par Czochralski

Accord de phase par birefringence

Quasi-Accord de phase angulaire

Nonlinear optics

Frequency conversion

Czochralski crystal growth

Birefringence phase-Matching

Angular quasi-Phase-Matching

Résumé

L’optique non linéaire qui convertit la gamme de fréquences des sources lasers vers l’ultraviolet, le visible, l’infrarouge ou le térahertz par exemple, joue un rôle crucial pour la médicine, l’industrie, les applications militaires, la recherche etc. L’accord de phase par biréfringence (BPM) ou le quasi-accord de phase (QPM) à partir de processus non linéaires quadratiques, peuvent être utilisés pour la conversion de fréquence dans le domaine de transparence de cristaux non linéaires. Dans ce travail de thèse, un cristal uniaxe de La3Ga5.5Nb0.5O14 (LGN) a été élaboré en utilisant une méthode de Czochralski, puis il a été étudié pour le BPM. Nous avons aussi validé la théorie du QPM angulaire (AQPM), qui correspond à la généralisation du QPM à n’importe quel angle par rapport au vecteur du réseau. Pour cela, nous avons étudié un cristal biaxe de Rb: KTiOPO4 à domaines ferroélectriques alternés périodiquement (PPRKTP) usiné en forme de sphère. Tous ces résultats constituent une base fiable for les études avenir consacrées à la conception de dispositifs pour la conversion de fréquence.

Nonlinear optics converting the frequency range of laser sources to ultraviolet, visible, infrared or terahertz ranges for example, plays a crucial role in medicine, industry, military applications, research and so on. Birefringence phase-matching (BPM) or quasi-phase-matching (QPM) from quadratic nonlinear processes, can be used for frequency conversion in the transparency range of nonlinear crystals. In this PhD work, a La3Ga5.5Nb0.5O14 (LGN) uniaxial crystal was grown using a Czochralski method and then studied for BPM. We also validated the theory of angular-QPM (AQPM), corresponding to a generalization of QPM achieved at any angle with respect to the grating vector. For that purpose, we studied a periodically-poled large-aperture Rb:KTiOPO4 (PPRKTP) biaxial crystal cut a sphere. All the results provide a reliable basis for further studies devoted to the design of frequency conversion devices.