Contribution à l'étude des propriétés dynamiques et optique non linéaires des ferroélectriques de la famille KTiOPO4 par spectroscopie optique

The topic of the present thesis is : "contribution to the study of dynamical and non-linear optical properties of ferroelectric crystals family of KTiOPO4 by optical spectroscopy". This work consist in the systematic study of vibrational properties of the ferroelectric potassium titanyl orthophosphate KTiOPO4 (KTP) and some of its isomorphous compounds. This family of substances is of vast interest owing to their exceptionnal non-linear properties used in frequencies conversion and electro-optical modulation. The first part of the work corresponds to the study of KTP crystal for various geometrical configurations of measurements by infrared (ir), brillouin and raman spectroscopy between 7 and 300K on the one hand and at high temperatures on the other hand. The spectra were analyzed in terms of internal and external vibrational modes and by taking into account coulomb interactions inducing modes mixing described by the model of Shapiro and axe (1973). The high temperature spectra exhibit a strong quasi-elasticscatterring going with the low frequency vibration mode; this central peak is interpreted by dielectric relaxation of Debye type model which has been connected to ion conduction dynamic. The same type of work is applied to isomorphous compounds such as KTiOPO4AsO4, titanyl orthophosphate solid solutionsand titanyl orthoarsenate solid solutions. The last part of the work is devoted to the two following studies : connecting the Raman efficiencies of the most polar modes, deduced for IR spectroscopy, with the electro-ptical coefficients; calculating, on the basis of Levine model, the contributions of different chemical bonds of KTP to optical non-linearities more precisely to Miller indicesLe travail présenté dans ce mémoire de thèse s'intitule : contribution à l'étude des propriétés dynamiques et optiques non linéaires des ferroélectriques de la famille KTiOPO4 par spectroscopie optique. Il consiste en une étude systématique des propriétés vibratoires du composé ferroélectrique l'orthophosphate de titanyl de potassium KTiOPO4(KTP) et de certains de ses composés isostructuraux. Cette famille de substances présente un immense intérêt technologique de par ses propriétés non linéaires exceptionnelles utilisées dans la conversion de fréquences et la modulation électro-optique. La première phase du travail correspond à une étude par spectroscopie infra-rouge (ir), brillouin et raman du cristal KTP entre 7 et 300 K d'une part et les hautes températures d'autre part pour différentes configurations géométriques de mesure. Les spectres sont analysés en termes de mode de vibration internes et externes et par la prise en compte des interactions électrostatiques qui se traduisent par des mélanges de modes décrits par le modèle de Shapiro et axe (1973). Les spectres haute température mettent en évidence une forte diffusion quasi élastique accompagnant le mode de vibration basse fréquence ; cette diffusion est interprétée par des modèles de relaxation diélectrique de type debye qui a pu être connectée à la dynamique de conduction ionique. Le même type de travail est appliqué aux composés isostructuraux tels que KTiOPO4ASO4, les titanyls orthophosphates et les titanyls orthoarséniates. La dernière étape est consacrée à l'étude permettant de relier les efficacités raman des modes les plus polaires déduites des spectres ir, aux coefficients électro-optiques d'une part et d'évaluer sur la base du modèle de levine la contribution des différentes liaisons de KTP aux non-linéarités optiques en l'occurrence à l'indice de miller d'autre par