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Thèse soutenue

Optimisation de la generation de second harmonique dans les cristaux moleculaires. Etude de l'efficacite de quelques derives de paranitroaniline

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Auteur / Autrice : MICHEL COQUILLAY
Direction : André Authier
Type : Thèse de doctorat
Discipline(s) : Physique
Date : Soutenance en 1990
Etablissement(s) : Paris 6

Résumé

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La conception d'un cristal moleculaire est discutee en terme d'efficacite en generation du second harmonique. Une forte hyperpolarisabilite moleculaire et une orientation favorable des molecules dans le cristal participent conjointement a donner un pouvoir de conversion eleve. Certains aspects des non-linearites optiques de la molecule sont rappeles (champ local, technique efish). L'expression tensorielle de l'hyperpolarisabilite quadratique est deduite de la mecanique quantique en utilisant le formalisme traditionnel de la theorie des perturbations dependant du temps. Les implications de l'effet de transfert de charge sur la configuration moleculaire sont illustrees avec les derives de la p-nitroaniline; la plupart d'entre eux ont une hyperpolarisabilite unidimensionnelle (une seule composante tensorielle non nulle). Les considerations propagatives liees a la generation de second harmonique dans un milieu cristallin anisotrope sont exprimees avec une orientation quelconque du vecteur d'onde, afin de recenser l'ensemble des configurations donnant l'accord de phase. Dans le cas unidimensionnel, la reponse macroscopique a l'accord de phase ne depend que de la composante unique de l'hyperpolarisabilite, et du rendement cristallin. Cette grandeur exprime la contribution cristalline; sa valeur est egale a l'unite quand le materiau est parfaitement optimise. Le calcul du rendement cristallin du npp donne 0,84 avec la radiation du laser yag:nd (1,06 m) et 0,99 a 1,15 m. L'analyse du packing de quelques derives de p-nitroaniline est effectuee en relation avec leur efficacite en optique non lineaire: map n-(2,4-dinitrophenyle) methyle alaninate, mna 2-methyle-4-nitroaniline, npp n-(4-nitrophenyle)-i-prolinol, npan n-(4-nitrophenyle)-n-methylamino-acetonitrile et cnpp n-(2-nitrile,4-nitrophenyle)-i-prolinol. Les structures cristallines du npp et du npan sont hautement optimisees pour l'accord de phase (le npp est le materiau organique le plus efficace connu actuellement)