Second-Harmonic generation in helium-implanted 2D-PPLN waveguides

par Quentin Ripault

Thèse de doctorat en Physique

Sous la direction de Azzedine Boudrioua.

Soutenue en 2013

à Paris 13 .

  • Titre traduit

    Guide d'onde optique dans le PPLN-2D par implantation Hélium pour la génération de second-harmonique


  • Résumé

    Le confinement optique dans le cadre de la génération second-harmonique (GSH) par Quasi-Accord de Phase (QAP) a l’intérêt d’améliorer grandement les performances de conversion de la structure Périodiquement Polarisée (PP), autorisant l’utilisation de sources lasers à faible puissance de pompe. L’originalité de notre travail est d’avoir réalisé ces guides d’ondes par implantation d’ions He+ à des énergies de l’ordre du MeV dans des PPLN 2D congruent non dopés et dopés MgO à 5%, de maille PP carrée et de période 6,92 µm. Dans un premier temps nous avons cherché à mesurer les propriétés linéaires de nos échantillons par des méthodes non-destructives. La reconstruction des profils d’indice de réfraction i-WKB de nos guides d’ondes (no et ne) ont été extrapolé a partir de la mesure des indices effectifs a 532 nm, 633 nm et 1064 nm, et en utilisant la méthode du couplage par prisme (m-line en réflexion). Nous avons également mesuré les pertes optiques globales des échantillons dans la zone PP implantée avec une camera CCD à ces longueurs d’ondes. Un dispositif expérimental de GSH a également été monté afin de caractériser et comparer les propriétés non-linéaires de nos PPLN-2D massifs et guides (GSH pour différents ordres du QAP et suivant la température, angle d’émission de la GSH, efficacité de conversion). Le banc de caractérisation d’optique non-linéaire utilise un système de couplage par objectif de microscope - découplage par fibre et utilisant comme source une diode laser à 1064 nm en continue, pouvant monter à une puissance optique de 300 mW. Nous avons trouvé une efficacité de conversion de 6. 8 %/W pour le guide et de 0,4 %/W dans le substrat.


  • Résumé

    The optical confinement for second-harmonic generation (SHG) by Quasi-Phase Matching (QPM) has the interest to highly improve the conversion performances from the periodically poled structures (PP). It allows the use of low pump-power. The originality of our works is that we have performed optical waveguides by helium implantation at MeV energies in congruent and MgO doped 2D-PPLN, having a square PP lattice and a periodicity of 6. 92 µm. Firstly, we have measured the linear properties of our samples by nondestructive methods. The refractive index profiles reconstruction by i-WKB method of the waveguides (no et ne) have been estimated from the effective indices measured at 532 nm, 633 nm and 1064 nm by prism-coupling method (m-line by reflection). We have also measured the overall losses of the samples in implanted PP zone with CCD-camera at these wavelengths. A SHG experimental setup has been built in order to characterise and compare the nonlinear properties of our 2D-PPLN in bulk and waveguide configurations (SHG at different QPM orders according to temperature, SHG emission angle, conversion efficiency). The nonlinear optical setup uses a microscope objective -coupling system - optical fibre-decoupling system and the pump is a cw-laser diode at 1064 nm, allowing a maximum optical power of 300 mW. We find a conversion efficiency of 6. 8 %/W in waveguide configuration and 0. 4 %/W in bulk configuration.

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Informations

  • Détails : 1 vol. (183p.)
  • Annexes : Bibliogr. p. 175

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  • PEB soumis à condition
  • Cote : TH 2013 040

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  • Cote : 2013PA132024
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