Étude du soliton brillant bidimensionnel photoréfractif dans le niobate de lithium

Ce chapitre présente l’étude d’un soliton d’un genre nouveau : le soliton photoréfractif brillant (2+1)D dans le niobate de lithium (LiNbO ). Ce soliton spatial a la caractéristique d’exister dans un milieu où l’effet photovoltaïque (PV) conduit, par effet photoréfractif (PR), à la défocalisation d’un faisceau lumineux qui traverse le matériau. L’idée consiste à appliquer une tension électrique qui va induire un déplacement des charge libres photo-induites dans une direction opposée à celle du courant PV pouvant ainsi conduire à une autofocalisation du faisceau.), ainsi que son implication dans la recherche sur les solitons PR, nous développons un modèle semi-analytique démontrant l’existence de solitons ainsi que ses principales caractéristiques. Les expériences qui suivent sont confrontées aux résultats théoriques. En particulier, nous nous intéressons à l’influence de la polarisation du champ optique et nous testons la qualité des guides inscrits utilisables aux lon- gueurs d’onde du visible mais également dans l’infrarouge. Dans la dernière partie de ce chapitre, un modèle numérique de propagation de faisceaux prenant en compte la dynamique de mise en place de l’effet photoréfractif est ensuite développé. Le modèle décrit correctement les trajectoires complexes observées dans certaines conditions expérimentales particulières.

Applications photoniques du LiNbO

Dans cette partie, nous présentons le niobate de lithium, actuellement l’un des matériaux les plus utilisés en optique intégrée. Cela tient à la combinaison de ses nombreuses propriétés et carac- téristiques qui permettent d’adapter la réponse du matériau à la réalisation de divers composants photoniques [160] et à la possibilité de faire croître des cristaux aux excellentes qualités optiques. , dans sa forme cristalline, est un matériau solide, chimiquement très stable à tem- pérature ambiante, peu sensible à l’humidité, et suffisamment dur pour être manipulé facilement. La méthode la plus répandue pour faire croître ce cristal, inexistant à l’état naturel, est la méthode Czochralski, qui permet la fabrication de cristaux très homogènes de plusieurs kilogrammes, et ce à relativement faible coût. Ce matériau est ainsi particulièrement attractif pour des applications en optique spatiale et également en optique intégrée.. Nous détaillerons en particulier l’effet électro-optique, l’effet photovoltaïque ainsi que l’effet photoréfractif qui sont les propriétés exploitées pour la réalisation de guides photo-induits par les solitons spatiaux étudiés.

présente une région solide pour une com- position proche de 50% de chaque constituant. Une solution liquide initiale comprenant 48,5% de Li, nommée congruente, permet une croissance du cristal avec exactement la même proportion de cations que la solution liquide, qui reste donc inaltérée jusqu’à la fin de la procédure [162]. Cette composition a ainsi été celle historiquement préférée et reste la plus utilisée pour la recherche ou dans les applications. Une composition différente de la phase liquide donnera un cristal inhomo- gène dans la dimension de la croissance. Cependant, des travaux récents ont montré que des cristaux de LiNbODans un cristal congruent, les sites vacants, causés par le manque d’éléments lithium, sont par- tiellement occupés par des atomes de niobium. L’existence de ces défauts intrinsèques (i.e. non contrôlés) en entraîne d’autres pour garantir la neutralité du cristal. Des impuretés sont ainsi pré- sentes dans ces cristaux. Le dopage volontaire du matériau, qui peut modifier fortement ses proprié- tés, est un domaine d’étude très important. En fonction du type d’élément incorporé, le LiNbOpeut devenir un milieu actif qui permet notamment de réaliser des fonctions d’amplifications et des lasers intégrés émettant aux longueurs d’onde des télécommunications [171].