Etude théorique et expérimentale des mécanismes de conversion des fréquences dans les cristaux photoniques non linéaires PDF Download
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Author: Hocine Chikh-Touami
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Book Description
Ce travail porte sur l'étude des mécanismes de conversion de fréquences dans les cristaux photoniques non linéaires bidimensionnels. En particulier, nous avons étudié la génération paramétrique optique (GPO) dans les cristaux de LiTaO3 (PPLT- 2D) à réseau carré. Nous nous sommes d'abord intéressés à l'étude théorique et numérique de structures PPLT- 2D. Une étude numérique, nous a permis de comprendre la contribution des vecteurs de réseau réciproque (kmn) pour différents types de réseaux, en particulier les réseaux carrés et rectangulaires. Par simulations numériques, nous avons également étudié l'influence de l'angle incidence du faisceau de pompe sur l'efficacité de conversion paramétrique dans ses structures. Les mesures expérimentales nous ont permis de mettre en évidence, pour la première fois, l'existence de plusieurs singularités où le signal est partagé pour générer deux idlers et vice versa. En effet, en analysant les propriétés spectrales et angulaires des faisceaux à la sortie du cristal, nous avons, expérimentalement et numériquement, identifié les contributions impliquées dans ces processus communs de GPO. De plus, nous avons étudié le management du gain paramétrique optique dans un réseau carré de PPLT-2D. Les résultats montrent que l'exploitation de la direction non colinéaire permet d'augmenter le gain suivant deux angles d'incidences de la pompe : 0.8° et 1.6°. Cela implique, une meilleure efficacité de conversion en minimisant le walk-off entre la pompe et l'idler. Dans ces conditions, le gain pourrait être proche de celui de la direction colinéaire. Un bon accord a été constaté entre les résultats expérimentaux et ceux de la simulation.
Author: Hocine Chikh-Touami
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Ce travail porte sur l'étude des mécanismes de conversion de fréquences dans les cristaux photoniques non linéaires bidimensionnels. En particulier, nous avons étudié la génération paramétrique optique (GPO) dans les cristaux de LiTaO3 (PPLT- 2D) à réseau carré. Nous nous sommes d'abord intéressés à l'étude théorique et numérique de structures PPLT- 2D. Une étude numérique, nous a permis de comprendre la contribution des vecteurs de réseau réciproque (kmn) pour différents types de réseaux, en particulier les réseaux carrés et rectangulaires. Par simulations numériques, nous avons également étudié l'influence de l'angle incidence du faisceau de pompe sur l'efficacité de conversion paramétrique dans ses structures. Les mesures expérimentales nous ont permis de mettre en évidence, pour la première fois, l'existence de plusieurs singularités où le signal est partagé pour générer deux idlers et vice versa. En effet, en analysant les propriétés spectrales et angulaires des faisceaux à la sortie du cristal, nous avons, expérimentalement et numériquement, identifié les contributions impliquées dans ces processus communs de GPO. De plus, nous avons étudié le management du gain paramétrique optique dans un réseau carré de PPLT-2D. Les résultats montrent que l'exploitation de la direction non colinéaire permet d'augmenter le gain suivant deux angles d'incidences de la pompe : 0.8° et 1.6°. Cela implique, une meilleure efficacité de conversion en minimisant le walk-off entre la pompe et l'idler. Dans ces conditions, le gain pourrait être proche de celui de la direction colinéaire. Un bon accord a été constaté entre les résultats expérimentaux et ceux de la simulation.
Author: Audrey Dot
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Ce travail porte sur l'étude de la cohérence entre champs triplets générés par interaction non linéaire d'ordre trois. Un protocole indirect, basé sur l'étude du champ issu de la somme de fréquences des champs triplets dans un cristal non linéaire a été envisagé. Une modélisation théorique en formalisme quantique de l'évolution des champs, de leur génération à leur recombinaison, a été développée, donnant lieu à une recherche exhaustive des signatures de corrélations susceptibles d'émerger de notre protocole. Les expériences menées, à savoir la génération non linéaire bi-stimulée et la recombinaison des champs ainsi générés, sont en accord avec notre modèle théorique et permettent de mettre en évidence le masquage des corrélations entre les champs dans ce régime fortement injecté, ces corrélations étant contenues dans les fluctuations quantiques, alors négligeables, des opérateurs champs. Le calcul théorique prédit une signature de corrélations fortes entre les photons triplets dans la cas d'un génération par fluorescence paramétrique, et plus faible dans le cas d'une génération mono-stimulée.
Author: Luc Moog
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Author: THIBAUT.. SYLVESTRE
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Languages : fr
Pages : 171
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CETTE THESE PORTE SUR UNE ETUDE DETAILLEE, THEORIQUE ET EXPERIMENTALE, DES EFFETS DE PHASE NON LINEAIRE, DU MELANGE D'ONDES PARAMETRIQUE, DE LA DIFFUSION RAMAN STIMULEE ET DE LEURS INTERACTIONS MUTUELLES, SURVENANT LORS DE LA PROPAGATION D'ONDES ELECTROMAGNETIQUES INTENSES DANS LES FIBRES OPTIQUES UNIMODALES. CE TRAVAIL VISE NOTAMMENT A SUGGERER DES NOUVELLES FONCTIONS DE TRAITEMENT TOUT-OPTIQUE POUR LES TELECOMMUNICATIONS PAR FIBRE. UNE PARTIE IMPORTANTE DU TRAVAIL MET A PROFIT LA FORTE BIREFRINGENCE DES FIBRES A MAINTIEN DE POLARISATION POUR REALISER L'AMPLIFICATION PARAMETRIQUE (OU INSTABILITE DE MODULATION INDUITE) DE SIGNAUX IMPULSIONNELS DANS LE REGIME DE DISPERSION NORMALE. UNE APPROCHE PHENOMENOLOGIQUE MONTRE L'EQUIVALENCE PHYSIQUE ENTRE LE MELANGE A QUATRE ONDES ET L'INSTABILITE DE MODULATION. IL EST MONTRE QUE LE GAIN PARAMETRIQUE D'UN SIGNAL PRESENTE UNE DEPENDANCE EN PUISSANCE DE POMPE ALORS QUE LA FLUORESCENCE PARAMETRIQUE, AMPLIFICATION A PARTIR DU BRUIT QUANTIQUE, PRESENTE UN GAIN QUASI-EXPONENTIEL. LES RESULTATS EXPERIMENTAUX METTENT EN EVIDENCE LA DYNAMIQUE EN CLOCHE DU GAIN ET CONFIRMENT LES MEILLEURS PREDICTIONS DU MODELE D'INSTABILITE DE MODULATION. EN REMPLACEMENT DES SOURCES IMPULSIONNELLES DE PUISSANCE, UNE EXPERIENCE SUPPLEMENTAIRE UTILISANT DES MICROLASERS PERMET D'OBTENIR DES GAINS SUPERIEURS A 20 DB DANS 20 M DE FIBRE. ENFIN L'ETUDE DES ASPECTS TEMPORELS LIES A L'AMPLIFICATION PARAMETRIQUE PAR BIREFRINGENCE REVELE LA GENERATION DE TRAINS D'IMPULSIONS SOLITONS NOIRS VECTORIELS A DES CADENCES SUPERIEURES AU THZ. UNE PARTIE COMPLEMENTAIRE ANALYSE LE PROCESSUS D'INTERMODULATION DE PHASE DEGENEREE DANS UNE FIBRE BIREFRINGENTE ET PERMET DE DECRIRE LES EFFETS SPECTRAUX ET TEMPORELS, LIES A L'UTILISATION D'IMPULSIONS PICOSECONDES, QUI AFFECTENT LA PROPAGATION DES ONDES SUR LES AXES DE POLARISATION DE LA FIBRE. LES EFFETS COMBINES DE L'INTERMODULATION DE PHASE ET DE LA DIFFERENCE DE TEMPS DE GROUPE PROVOQUENT DES RETRECISSEMENTS ET DES ASYMETRIES D ES SPECTRES MODULES AINSI QUE DES MODULATIONS TEMPORELLES RAPIDES, EN COMPARAISON AVEC LA SITUATION OU UNE IMPULSION EST POLARISEE SELON UNE LIGNE NEUTRE. CETTE COMPARAISON PERMET DE MESURER LA BIREFRINGENCE DES FIBRES SUR UNE GRANDE DYNAMIQUE (10#3) ET UNE BONNE PRECISION (5%). UNE EXPERIENCE MONTRE ENSUITE LA POSSIBILITE DE DECALER EN FREQUENCE DES SIGNAUX PAR INTERMODULATION DE PHASE DEGENEREE SUR UNE PLAGE DE 0 A 0,3 NM. LE TROISIEME VOLET ETUDIE LES EFFETS DE COUPLAGE ENTRE LE MELANGE A QUATRE ONDES ET LA DIFFUSION RAMAN STIMULEE (DRS) POUR REALISER DE LA CONVERSION EN LONGUEUR D'ONDE. UN SIGNAL PICOSECONDE A LA FREQUENCE RAMAN ANTI-STOKES, INJECTE AVEC UNE IMPULSION POMPE, INDUIT LA GENERATION D'UNE IMPULSION STOKES PAR COUPLAGE PARAMETRIQUE. LA LONGUEUR DE COUPLAGE, TRES FAIBLE, EST CEPENDANT SUFFISANTE POUR QUE L'AMPLIFICATION RAMAN STOKES PRENNE ENSUITE LE RELAIS, MEME TRES EN DESSOUS DU SEUIL DE DRS HABITUEL. CETTE METHODE EST ORIGINALE PUISQU'ELLE DEMARRE SUR UN PROCESSUS PARAMETRIQUE COMPLETEMENT DESACCORDE EN PHASE, MAIS ASSISTE PAR L'AMPLIFICATION RAMAN STOKES ET L'ABSORPTION ANTI-STOKES. IL PERMET AINSI UNE CONVERSION/AMPLIFICATION TOUT-OPTIQUE ULTRA-RAPIDE DE FREQUENCES AVEC DE TRES GRANDS DECALAGES SPECTRAUX (26 THZ), NORMALEMENT INACCESSIBLES A LA CONVERSION PARAMETRIQUE PURE. UNE APPLICATION INTERESSANTE DE CE PROCEDE RESIDE DANS LA POSSIBILITE DE REALISER UNE CONVERSION DE LONGUEUR D'ONDE 1,3 M 1,5 M ENTRE LES DEUX FENETRES SPECTRALES DES TELECOMMUNICATIONS. BIEN QUE LA DIFFUSION RAMAN STIMULEE (DRS) DANS LES FIBRES OPTIQUES PUISSE ETRE MISE A PROFIT POUR UN CERTAIN NOMBRE D'APPLICATIONS, CE MEME PROCESSUS PEUT ETRE EGALEMENT SOURCE DE PENALITE EN PUISSANCE ET EN DEBIT DANS LES SYSTEMES DE TELECOMMUNICATIONS, NOTAMMENT LES TRANSMISSIONS MULTIPLEXEES EN LONGUEUR D'ONDE (WDM). UNE METHODE DE CONTROLE ET DE SUPPRESSION DE LA DRS EST DEMONTREE A PARTIR D'UN CHAMP DE POMPE MULTI-FREQUENCES. LE MECANISME DE SUPPRESSION, BASE SUR L'ANTISYMETRIE SPECTRALE DE LA SUSCEPTIBILITE RAMAN, EST OPTIMISE POUR UN ECART ENTRE LES DIFFERENTES COMPOSANTES SPECTRALES DE POMPE EGAL A DEUX FOIS LE DECALAGE RAMAN ET POUR UNE DISTRIBUTION DE PUISSANCE PARTICULIERE. OUTRE LES IMPLICATIONS POTENTIELLES DE CETTE METHODE DANS LES TRANSMISSIONS WDM, CE PRINCIPE DE SUPPRESSION PRESENTE UN INTERET POUR AUGMENTER LES FACTEURS DE COMPRESSION DANS LES COMPRESSEURS D'IMPULSIONS A FIBRE.
Author: Stefan Enoch
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Languages : fr
Pages : 217
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NOUS PRESENTONS UNE ETUDE EXPERIMENTALE ET THEORIQUE CONCERNANT LE DOUBLAGE DE FREQUENCE OPTIQUE PAR LES COUCHES MINCES DIELECTRIQUES. NOUS REALISONS UNE ETUDE EXPERIMENTALE DES PROPRIETES OPTIQUES LINEAIRES ET NON LINEAIRES D'UN MATERIAU, LE SULFURE DE ZINC EN COUCHES MINCES, EN RELATION AVEC SES PROPRIETES STRUCTURELLES. ENSUITE, NOUS EVALUONS LA VALEUR DES COMPOSANTES DU TENSEUR DE SUSCEPTIBILITE NON LINEAIRE. NOUS APPLIQUONS UN MODELE ELECTROMAGNETIQUE RIGOUREUX AUX EMPILEMENTS MULTICOUCHES NON LINEAIRES EXCITES PAR UNE ONDE PLANE OU UN FAISCEAU INCIDENT D'ETENDUE LIMITEE. LES COUPLEURS A PRISMES ET LES EMPILEMENTS PERROT-FABRY, ETUDIES THEORIQUEMENT ET EXPERIMENTALEMENT, NOUS PERMETTENT D'INTRODUIRE LE CONCEPT DE RESONANCES ET DE MONTRER LE RENFORCEMENT QUE CES DERNIERES INDUISENT SUR LE CHAMP GENERE. NOUS ETUDIONS EGALEMENT LA BISTABILITE QUI PROVIENT DE L'ABANDON DE L'APPROXIMATION DE L'ONDE POMPE NON DEPEUPLEE OPTIQUE DANS LE CAS D'UN COUPLEUR A PRISME. L'INFLUENCE DE L'EFFET KERR EST DE PLUS SOULIGNEE. NOUS EXPOSONS LA METHODE DIFFERENTIELLE APPLIQUEE AUX COUPLEURS A RESEAU LINEAIRE ET NON LINEAIRE ET NOUS LA CONFRONTONS A L'ETUDE EXPERIMENTALE D'UN GUIDE MODULE EN SULFURE DE ZINC. CE MODELE EST ENSUITE EMPLOYE AFIN D'OPTIMISER LES CARACTERISTIQUES D'UN RESEAU DOUBLEUR DE FREQUENCE. NOUS PRESENTONS AUSSI LES RESULTATS D'UN PREMIER ESSAI DE REALISATION DE CE COUPLEUR. ENFIN, NOUS ETUDIONS LA DIFFUSION LUMINEUSE PAR DES COUCHES MINCES OPTIQUES NON LINEAIRES. NOUS PRESENTONS LES EXPERIENCES QUI MONTRENT CLAIREMENT L'IMPORTANCE DE LA RUGOSITE DANS LE COMPORTEMENT DES COUCHES MINCES NON LINEAIRES. NOUS DEVELOPPONS ENSUITE UN MODELE DE DIFFUSION PAR DES EMPILEMENTS NON LINEAIRES. NOUS ETABLISSONS LE DOMAINE DE VALIDITE DE CETTE METHODE EN LA COMPARANT A DES CALCULS RIGOUREUX LINEAIRES ET NON LINEAIRES. LES SIMULATIONS NUMERIQUES, OUTRE LEURS ACCORDS QUALITATIFS AVEC LES EXPERIENCES, MONTRENT AINSI L'IMPORTANCE DE LA LUMIERE DIFFUSEE DANS LES MODES GUIDES PAR UNE COUCHE.
Author: D. Labilloy
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ISBN: 9782868834881
Category : Crystal optics
Languages : fr
Pages : 175
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Author: Loi͏̈c Becouarn
Publisher:
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Languages : fr
Pages : 222
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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 lointain
Author: Michae͏̈l Sarrazin
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Languages : fr
Pages : 217
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Book Description
Le travail présenté repose sur l'étude de cristaux photoniques bidimensionnels et sur la mise en place des outils théoriques correspondants. La spécificité de notre travail repose sur deux aspects. Premièrement, nous avons eu recours à un programme général d'étude de multicouches, éventuellement rugueuses ou percées de trous, reposant sur une méthode de modes couplés et l'utilisation du formalisme de la matrice S. A partir de ce programme, nous avons cherché à obtenir un certain nombre de paramètres pertinents dans l'étude des systèmes optiques. Ces paramètres correspondent au calcul des coefficients de transmission et réflexion, dont on peut déduire les pertes en énergie. De plus, nous avons développé le calcul de cartes du champ proche et du champ dans le volume du système étudié, avec la possibilité, dans le cadre d'un problème de diffraction, de sélectionner certains ordres et certaines polarisations particulières. On peut y ajouter également la détermination, par l'étude directe des propriétés de la matrice S (entre autre de ses pôles), des modes propres du système étudié. Deuxièmement, le début de ce travail a coïncidé avec la publication en 1998 de résultats concernant l'étude expérimentale de cristaux photoniques bidimensionnels constitués d'une couche métallique percée de trous sublongueurs d'onde répartis selon un réseau à deux dimensions et déposée sur un substrat diélectrique. Aussi, nous avons tourné l'essentiel de notre travail vers l'analyse de ces expériences. Nous avons montré que, dans le cadre de ces expériences, la notion de modes propres associés à un système donné revêt un intérêt crucial. Plus particulièrement, nous avons soulevé l'importance de l'analyse des anomalies de Wood résonantes dans l'interprétation de ces expériences.
Author: Jacques Serrier (auteur d'une thèse de sciences.)
Publisher:
ISBN:
Category :
Languages : fr
Pages : 166
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Book Description
Author: Barbara Wild
Publisher:
ISBN:
Category :
Languages : fr
Pages : 119
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