Polarisation thermique et microstructuration planaire de propriétés optiques non linéaires du second ordre dans des matériaux vitreux : etude des verres NaPO3 – Na2B4O7 – Nb2O5, Thermal poling and planar second order nonlinear optical properties microstructuring in glasses : study of glasses NaPO3 – Na2B4O7 – Nb2O5

Aurélien Delestre

Description

Sous la direction de Vincent Rodriguez, Evelyne Fargin
Thèse soutenue le 13 décembre 2010: Bordeaux 1
Le développement des technologies optiques dans le domaine de la communication engendre un intérêt pour les matériaux présentant des propriétés non linéaires. Le matériau idéal doit combiner un coefficient non linéaire élevé, de bonnes propriétés optiques et un faible coût de fabrication. Les matériaux vitreux restent de bons candidats pour ce type d’application. La polarisation thermique permet de générer ce genre de propriétés dans les verres. En effet, à des températures de l’ordre de 300°C, l’application d’un champ électrique provoque la migration d’ions mobiles dans le matériau depuis l’anode vers la cathode. Une zone de déplétion en surface est ainsi créée donnant naissance à un champ électrique enterré. En combinant une technique de dépôt métallique, une irradiation laser et l’application d’un champ électrique (poling), il devient possible de réaliser des architectures complexes de migration et d’obtenir ainsi des propriétés optiques non linéaires structurées.
-Polarisation thermique
-Optique non linéaire
-Verre oxyde
-Structuration de matériau
-Injection d’argent
-Migration ionique
-Echange ionique
-Génération de Second Harmonique
Optical technologies development for communication has triggered a real interest about materials with nonlinear properties. The ideal material should combine a high nonlinear coefficient, good optical properties and a low production cost. Glasses remain very good materials for this kind of applications.Thermal poling is now well known for breaking glasses natural centro-symmetry and inducing second order nonlinearities. Indeed, at temperatures close to 300°C, the application of an electric field induces mobile ions migration from the anode to the cathode.In that case, the space charge created during the poling process generates an efficient macroscopic electrostatic field trapped under the anodic surface of the glass.The combination of silver deposition, femtosecond laser irradiation and thermal poling has been successfully used to realize a complex architecture of ionic migration leading to structuring of second order nonlinear properties at the microscopic scale.
-Thermal poling
-Nonlinear optics
-Oxide glasses
-Material structuring
-Silver injection
-Ionic migration
-Ionic exchange
-Second Harmonic Generation
Source: http://www.theses.fr/2010BOR14150/document

Sujets

• Optique non-linéaire
• Génération de seconde harmonique

Informations

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Extrait

N° d’ordre : 4150





THÈSE

PRÉSENTÉE A

L’UNIVERSITÉ BORDEAUX 1

ÉCOLE DOCTORALE DES SCIENCES CHIMIQUES

Par Aurélien DELESTRE

POUR OBTENIR LE GRADE DE

DOCTEUR
SPÉCIALITÉ : Physico-Chimie de la Matière Condensée


Polarisation thermique et microstructuration planaire de propriétés
optiques non linéaires du second ordre dans des matériaux vitreux :
Etude des verres NaPO – Na B O – Nb O 3 2 4 7 2 5

Directeurs de recherche : Mme. E. FARGIN et M. V. RODRIGUEZ




Soutenue le : 13 Décembre 2010

Devant la commission d’examen formée de :

M. SMEKTALA, Frédéric Professeur – ICB – Université de Bourgogne Rapporteur
Mme. PRADEL, Annie Professeur – ICGM – Université Montpellier 2 Rapporteur
M. MAGLIONE, Mario Directeur de Recherche – ICMCB (CNRS) Président
Mme COLAS, Maggy Chargé de recherche – SPCTS (CNRS) Examinateur
Mme. FARGIN, Evelyne Professeur – ICMCB – Université Bordeaux 1 Examinateur
M. RODRIGUEZ, Vincent Professeur – ISM – Université Bordeaux 1 Examinateur


Université Bordeaux 1
Les Sciences et les Technologies au service de l’Homme et de l’environnement

Université Bordeaux 1
Les Sciences et les Technologies au service de l’Homme et de l’environnement











A Céline
A mes filles Julia & Chloé
Qui me font partager leur conte de fées Remerciements
Cette thèse est le fruit d’une collaboration entre deux laboratoires. Elle a été réalisée
au sein de l’Institut de Chimie de la Matière Condensée de Bordeaux (I.C.M.C.B.) et l’Institut
des Sciences Moléculaires (ISM). Je tiens ainsi à remercier Mr. Delmas et Mr. Garrigues,
pour l’accueil qui m’a été réservé au sein de leurs laboratoires respectifs ainsi que pour les
moyens qui m’ont été offerts tout au long de ma thèse.

Je tiens à exprimer toute ma gratitude à Mr. Maglione pour m’avoir fait l’honneur de
présider ce jury de thèse.

J’adresse mes plus vifs remerciements à Mme. Pradel et Mr. Smektala pour avoir
accepté de juger mon travail. Je joins également à ces remerciements Mme Colas pour sa
participation active au jury de thèse.

Je remercie très chaleureusement mes deux directeurs de thèse Evelyne Fargin et
Vincent Rodriguez. Au-delà du temps qu’ils m’ont accordé et de tout ce qu’ils m’ont permis
de découvrir, ils ont su me communiquer leur goût de la recherche dans une ambiance
toujours agréable et détendue.

Je tiens à remercier comme il se doit Marc Dussauze, référence bibliographique durant
la première moitié de ma thèse, son retour à l’université de Bordeaux m’a permis d’évoluer
énormément au point de le considérer comme un « troisième directeur de thèse ». Pour tout le
temps que tu as passé avec moi et pour ta sympathie je te remercie Marco.

De nombreuses personnes ont également fortement contribué à ce travail. Je remercie
tout d’abord Lionel Canioni (CPMOH) ainsi que son équipe d’étudiants et plus
particulièrement Arnaud et Matthieu pour les manips d’irradiation et pour m’avoir souvent
fait profiter du meilleur café de l’université. J’adresse également un grand merci à Frédéric
Adamietz (ISM) qui a été mon premier guide dans la découverte des mesures optiques et avec
qui travailler est un réel plaisir. Je tiens également à remercier toutes les personnes de
l’ICMCB qui ont contribué de près ou de loin à l’avancée de mes recherches : Michel Lahaye,
Rodolphe Decourt, Jean-Pierre Manaud et son équipe, Fabien Palencia, les membres de l’Infra
et de l’atelier… Pour les trois années passées ensembles à partager le même couloir, le même café, les
mêmes conversations sérieuses mais pas toujours, pour toutes ces petites attentions qu’ils ont
eu pour moi au cours de ma thèse, je remercie sincèrement le groupe III « matériaux pour
l’optique » depuis les stagiaires jusqu’aux « jeunes » retraités en passant par les doctorants,
les post-docs, les permanents et non permanents. MERCI pour tout !!!

Merci également à toutes ces personnes de l’ICMCB ou d’ailleurs doctorants ou
jeunes chercheurs, stagiaires ou Post-docs… pour les bons moments passés que ce soit autour
d’un café, d’un ballon de Basket, de manettes de jeu ou d’une bière. Un grand merci à
Grigoris et Julien mes Malakha boys de co-bureaux ainsi qu’à Cédric et Manu pour les
sessions de déconnexion de midi. Je remercie également mes amis de Blois (Flo, Doro, Geo,
Tonio, PicPac…), un groupe formidable comme il en existe peu.

Comment pourrais-je oublier ces deux compères sans qui ces trois ans n’auraient
certainement pas eu le même charme. Tonton Alex et Tonton Jerem, la paire d’amis avec qui
j’ai presque tout partagé depuis mon arrivée jusqu’à ma soutenance et au-delà j’espère…

J’adresse un grand merci à ma maman, mon papa et mon frère qui m’ont toujours
soutenu dans mes projets et qui ont toujours été là pour moi.

Merci enfin à mes deux nénettes Julia & Chloé dont les éclats de rire bercent ma vie
d’une mélodie merveilleuse. Comment ne pas finir par ma petite Célinette qui a su me
supporter, m’encourager et sans qui rien de tout ça n’aurait été imaginable…Merci…











































Sommaire
Sommaire

Introduction générale.………………………………………………………….7

I. Les verres et l’optique non linéaire .............................................................. 13
1 Les verres.........................................................................................................................16
1.1 Définition ..................................................................................................................16
1.2 La synthèse des verres ..............................................................................................16
1.3 La transition vitreuse.................................................................................................17
1.4 Les verres d’oxydes ..................................................................................................18
1.4.1 Les formateurs de réseau ..................................................................................19
1.4.2 Les modificateurs de réseau..............................................................................19
1.4.3 Les composés intermédiaires ............................................................................19
2 L’optique non linéaire ....................................................................................................20
2.1 Réponse optique d’un matériau ................................................................................20
2.1.1 Réponse optique et polarisation linéaire...........................................................21
2.1.2 Réponse optique et polarisation non linéaire....................................................23
2.2 Génération de second harmonique...........................................................................24
2.3 Susceptibilité non linéaire efficace d’ordre 2 ...........................................................26
2.4 Propagation des ondes de fréquences et 2 dans un milieu non linéaire..............27
2.4.1 Intensité du signal de second harmonique et accord de phase..........................27
2.4.2 Les franges de Maker............................................................................