Composants d'optique guidée induits par faisceaux autofocalisés dans LiNbO3

guided optical components induced by self focused beams in LiNbO3

• Auteur / Autrice : Luai Al-Fares
• Direction : Mathieu Chauvet, Fabrice Devaux
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Optique et photonique
• Date : Soutenance le 30/06/2014
• Etablissement(s) : Besançon
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences pour l'ingénieur et microtechniques (Besançon ; 1991-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : FEMTO-ST : Franche-Comté Electronique Mécanique Thermique et Optique - Sciences et Technologies (Besançon) - Franche-Comté Électronique Mécanique, Thermique et Optique - Sciences et Technologies
• Jury : Président / Présidente : Hervé Maillotte
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Mathieu Chauvet, Fabrice Devaux, Hervé Maillotte, Delphine Wolfersberger, Loïc Mager, Badr-Eddine Benkelfat
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Delphine Wolfersberger, Loïc Mager

Mots clés

Mots clés contrôlés

Optique non linéaire

Solitons

Mots clés libres

Soliton spatiaux

Effet photoréfractif

Effet pyroélectrique

Niobate de lithium

Guides photo-induits

Optique intégrée

Spatial solitons

Photorefractive effect

Pyroelectric effect

Lithium niobate

Photo

Photoinduced waveguides

Integrated optics.

Résumé

Dans ce travail, nous présentons la réalisation de composants originaux d’optique guidéeutilisant une technique de fabrication basée sur l'autofocalisation d’un faisceau lumineux.Cette technique permet la photo-induction de guides d’onde optiques au coeur de cristauxde LiNbO3 par effet photoréfractif.En premier lieu, des guides adiabatiques ont été générés dans des cristaux de LiNbO3 enappliquant un gradient de température selon l’axe de propagation lors de l’étaped’induction. Ces résultats expérimentaux ont été appuyés par un modèle numérique 3-Dprenant en compte la dynamique de l'effet photoréfractif.Dans un deuxième temps, nous avons démontré que la présence d’un micro-canal présentsur le trajet d’un faisceau ne perturbe pas son autofocalisation. Cette configuration a permisde fabriquer un capteur optofluidique qui permet de mesurer l'indice de réfraction d’unliquide présent dans le canal sur une plage de mesure de 1.2 à 1.8 avec une précision de4x10-3. Enfin, cette étude a été étendue à des faisceaux sous forts angles d’incidence avec lecanal ce qui a été exploité pour induire un séparateur de polarisation en optique guidée. Ceséparateur, fabriqué en une seule étape d’induction, est constitué d’un guide d’entrée seséparant en deux guides de sortie supportant des composantes croisées de polarisation.

In this work, we present the fabrication of innovative guided optics components using asimple and efficient method based on self-trapping of light beams. This technique leads tothe formation of optical waveguides inside LiNbO3 crystals by photorefractive effect.The generation of adiabatic waveguides is first achieved by applying a temperature gradientalong the propagation axis. These experimental results have been confirmed by a 3-Dnumerical model taking into account the photorefractive dynamic.Subsequently, we have shown that the presence of a micro-channel forming a gap on thebeam trajectory does not affect the self-trapping effect. This configuration has been used tofabricate an optofluidic sensor able to measure the refractive index of liquids present in thechannel with a measuring range between 1.2 and 1.8 and a resolution of 4x10-3. Finally, thisstudy has been extended to self-trapped beams at large angle of incidence with the channelwhich has been exploited to fabricate a guided polarization separator. This polarizationseparator is formed of one input waveguide that separates into two output waveguidessupporting crossed polarizations components.