Nouvelles approches en optique cristalline: distributions angulaires de l'absorption et de l'émission, auto-doublage, quasi-accord de phase angulaire

New approaches in crystalline optics: angular distributions of absorption and emission, self-doubling, angular quasi-phase matching

• Auteur / Autrice : Yannick Petit
• Direction : Patricia Segonds, Benoît Boulanger
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Laser, optique non linéaire, optique cristalline
• Date : Soutenance en 2007
• Etablissement(s) : Grenoble 1

Mots clés

Mots clés contrôlés

Optique cristalline

Optique non linéaire

Lasers

Résumé

Cette thèse présente de nouvelles approches en optique cristalline : l'étude angulaire de l'absorption et de l'émission d'ions fluorescents dans un cristal monoclinique ; la caractérisation de l'auto-doublage de fréquence ; le développement de la théorie du quasi-accord de phase angulaire. Avec un cristal sphérique de YCOB :Nd, les premières mesures des indicatrices d'absorption et d'émission des ions Nd3+ ont été réalisées : les directions propres d'absorption et d'émission diffèrent entre elles, ainsi que des axes principaux du repère optique. Des développements théoriques ont permis de décrire ces observations. Ces résultats montrent l'impossibilité d'optimiser simultanément l'absorption et l'émission pour de tels milieux, ainsi que la nécessité des études sur sphère. Une extension de la méthodologie sur cristaux sphériques à la mesure simultanée des propriétés laser et optiques non linéaires des milieux auto-convertisseurs est visée. L'étude théorique d'une cavité contenant un milieu laser auto-doubleur de géométrie sphérique a été menée, et la réalisation est en cours. Une généralisation du quasi-accord de phase a été menée pour toute direction de propagation dans les milieux périodiquement alternés. Une analyse basée sur la théorie des groupes a été menée pour définir les symétries et topologies des solutions de ces interactions. Les potentialités du quasi-accord de phase angulaire, illustrées sur PPLN :MgO, ont montré un accès à une plage spectrale et parfois à des tolérances spectrales plus grandes qu'en quasi-accord de phase classique. Ainsi, ce travail a contribué à développer des outils théoriques, méthodologiques et métrologiques en optique cristalline.

This thesis presents new approaches in crystalline optics : the angular study of absorption and emission of fluorescent ions in a monoclinic crystal ; the characterization of frequency self-doubling ; the development of the theory of the "angular quasi-phase matching". With a spherical crystal of YCOB : Nd, the first measurements of the absorption and emission indicatrices have been performed : the eigen directions of absorption and emission are different, and are also different from the principal axes of the optical frame. Theoretical developments have lead to the description of the observations. These results show the impossibility to simultaneously optimize absorption and emission for such media, as well as the necessity of the sphere for these studies. An extension of the methodology with spherical crystals to the simultaneous measurement of the laser and non linear optical properties of self-converting media is wanted. The theoretical stuty of a cavity enclosing a self-doubling laser medium shaped as a sphere has been lead, and the realization is in progress. A generalization of the quasi-phase matching has been lead for any direction of propagation within periodically polled media. A analysis based on the group theory has lead to define symetries and topologies of the solutions of these interactions. Potentialities of the angular quasi-phase matching, illustrated with PPLN : MgO, have shown a access to broader spectral ranges, and also somethimes to broader spectral tolerancies, compared to classical quasi-phase matching. Thus, this work has contributed to develop theoretical, methodological and metrological tools for crystalline optics.