Soutenance_Final - TEL (thèses-en

Optimisation de cristaux photoniques
pour l'optique non linéaire
Thèse de Yassine Benachour
Sous la direction de Nicole Paraire et Anatole Lupu
Institut d’Electronique Fondamentale
Département Composants pour la Microélectronique et l'Optoélectronique (CMO)

11 avril 2008 2
Yassine BENACHOUR
Optique non linéaire (ONL)
P= e0(c(1) E+ c(2) E.E + c(3) E.E.E+…)
Champ E.M faible P= PL
Ex: PNL(2) (w) = e0c(2) (w= w1+w2) : E(w1) E(w2) ; w= w1+w2
Λ ΛE(w)–w2/c2e(w):E(w)= PNL(2) (w)
Effets NL maxima : E(w) maximum
Maximiser le terme source : PNL(w)
Choisir un matériau à forts coefficients NL
Maximiser les champs interagissants
Réaliser l’accord de phase entre PNL(2) (w)et E(w)
(matériaux transparents)
Applications visées
ONL du 2éme ordre Génération et conversion des fréquences
ONL du 3éme ordre Exaltation des propriétés d’absorption non linéaire et réaliser
des amplificateurs, ou des commutateurs optiques ultra-rapides accordables
Obtention de fortes densités de modes
k(w= w1+w2) = k(w1) + k(w2)
Ingénierie des propriétés dispersives de la
matière avec k(w) de l’onde de Bloch
Avantage d’une structuration périodique de la
matière
+ PNL Champ excitateur plus intense

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Yassine BENACHOUR
Cristaux photoniques (CPs)
L  l/n 0,5 µm
Miroir diélectrique
Miroir de Bragg
Optique des couches minces 1887
Cristal photonique 2D
Essentiel des nouveaux développements
en Micro-Nano-Photonique
Cristal photonique 3D
« Tas de bois »
Technologie complexe dans le
domaine optique
1D 2D 3D
Période spatiale longueur d’onde
Aux longueur d’onde des
télécoms : l=1.55 µm
Variation périodique d’indice dans 1, 2 ou 3 dimensions

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Yassine BENACHOUR
= ω
k
V
1
DOM
g
Possibilité d’effets non linéaires renforcés
en bord de bande
-k 0 k
0
1
ω/k
Bande interdite dω/dk
w
Propriétés intéressantes des CPs pour l’ONL
Utilisation des CPs pour des applications en ONL
Existence de bandes interdites
Dispersion géante et anormale en bord de bande interdite
Grande densité de modes en bord de bande interdite

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Yassine BENACHOUR
1. Étude des structures 1D pour l’ONL
2. Structures 2D doublement résonantes pour
l’ONL
3. Étude expérimentale des propriétés de
dispersion de structures 2D
4. Conclusion et perspectives
Plan