Conversion de rayonnement optique par effet non linéaire en quasi-accord de phase

L'objectif de ce travail de thèse était d'accroître les rendements de conversion énergétique d'oscillateurs paramétriques optiques (OPO) lorsque la longueur d'onde à émettre est éloignée de la longueur d'onde de pompe en tirant profit du quasi-accord de phase. Le quasi-accord de phase consiste en une remise en phase périodique des ondes entrant en jeu au cours des conversions de fréquences par effet non linéaire d'ordre 2, par exemple en inversant périodiquement le signe du coefficient non linéaire. La périodicité d'inversion impose alors les longueurs d'ondes pour lesquelles la conversion sera efficace.En plaçant plusieurs périodicités en série dans un même cristal, il est possible d'obtenir l'accord de phase pour différentes interactions de manière monolithique. De nouvelles architectures d'OPO basées sur cette propriété ont fait l'objet d'études théoriques. En plaçant par exemple trois interactions en cascade, les simulations numériques montrent qu'il est possible de multiplier par trois le rendement énergétique des OPO traditionnels. Expérimentalement, deux approches de fabrication du GaAs à quasi-accord de phase, pour la génération d'infrarouge lointain, ont été abordées. La première concerne la soudure de fines lames d'orientations alternées qui a permis la réalisation d'expériences de triplement de fréquence, différence de fréquences et oscillation paramétrique autour de 9 micromètres. La deuxième, plus récente, utilise l'épitaxie en phase vapeur pour faire croître une couche épaisse à partir d'un substrat pré-orienté. La faisabilité de cette nouvelle technologie a pu être démontrée avec des croissances de l'ordre de 2000 micromètres d'épaisseur. Des structures de 500 micromètres ou plus semblent accessibles dans un futur proche, faisant du GaAs l'équivalent du PPLN pour la génération de rayonnement dans l'infrarouge lointainNICE-BU Sciences (060882101) / SudocSudocFranceF