Verres et vitrocéramiques infrarouges à base de chalcogénures pour l'optique non linéaire du second ordre PDF Download
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Author: Marie Guignard Publisher: ISBN: Category : Languages : fr Pages : 196
Book Description
Les propriétés optiques non linéaires du second ordre ont été étudiées dans des matériaux vitreux à base de chalcogénures, dans le but de développer de nouveaux matériaux pour l'intégration dans des systèmes optiques. Un phénomène de génération de second harmonique a été observé dans des verres des systèmes Ge-In-S-CsI et Ge-(Ga,Sb)-S après un traitement de polarisation thermique. La rupture de l'anisotropie des verres, conduisant à une susceptibilité non linéaire d'ordre deux supérieure à 10 pm/V, a été mise en évidence à l'aide de la technique des franges de Maker.
Author: Marie Guignard Publisher: ISBN: Category : Languages : fr Pages : 196
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Les propriétés optiques non linéaires du second ordre ont été étudiées dans des matériaux vitreux à base de chalcogénures, dans le but de développer de nouveaux matériaux pour l'intégration dans des systèmes optiques. Un phénomène de génération de second harmonique a été observé dans des verres des systèmes Ge-In-S-CsI et Ge-(Ga,Sb)-S après un traitement de polarisation thermique. La rupture de l'anisotropie des verres, conduisant à une susceptibilité non linéaire d'ordre deux supérieure à 10 pm/V, a été mise en évidence à l'aide de la technique des franges de Maker.
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POUR ACCROITRE LES DEBITS DANS LES SYSTEMES DE TELECOMMUNICATION PAR FIBRE, L'UTILISATION DES MATERIAUX VITREUX POSSEDANT UNE FORTE NONLINEARITE DU 3 E M E ORDRE, AVEC UN TEMPS DE REPONSE ULTRA-RAPIDE, EST ENVISAGEE POUR LA COMMUTATION OPTIQUE. LES VERRES DE CHALCOGENURES APPARAISSENT COMME LES MEILLEURS CANDIDATS EN RAISON DE LA FORTE POLARISABILITE DES ELEMENTS CHALCOGENES ET DE LEUR TRANSPARENCE. LE SELENIUM VITREUX EST UN ELEMENT INCONTOURNABLE, MAIS NE PEUT ETRE UTILISE SEUL EN RAISON DE SES MEDIOCRES PROPRIETES THERMOMECANIQUES. NOUS LUI AVONS ALORS AJOUTE LES ELEMENTS GE ET AS AFIN D'AMELIORER SES CARACTERISTIQUES. EN VUE D'AUGMENTER LA POLARISABILITE DES VERRES DE CHALCOGENURES, NOUS AVONS ETUDIE DE NOUVEAUX SYSTEMES CONTENANT DES ELEMENTS LOURDS TELS QUE PB ET I. NOUS AVONS ETUDIE L'INDICE NON LINEAIRE, N 2, DES VERRES DU SYSTEME GE-AS-SE. LES MESURES ONT ETE REALISEES PAR LA TECHNIQUE DU Z-SCAN A 1.064 M ET 1.43 M. LES INDICES NON LINEAIRES SONT ENVIRON 800 FOIS SUPERIEURS A CELUI DE LA SILICE, A 1.064 M. UN FACTEUR DE MERITE A ETE CALCULE POUR EVALUER LES POTENTIALITES DE CES VERRES COMME COMMUTATEURS OPTIQUES. LE TEMPS DE REPONSE DE CES VERRES, TESTE SUR LA COMPOSITION GESE 4, A 1.55 M, PAR LA TECHNIQUE DFWM, EST ULTRA-RAPIDE. LA REPONSE NON LINEAIRE EST INFERIEURE A 150 FS. LA TECHNIQUE DE MESURE DU Z-SCAN NECESSITE DES VERRES DE BONNE QUALITE OPTIQUE. L'AMELIORATION DE L'HOMOGENEITE DE CES VERRES A ETE APPORTEE PAR LEUR TRAITEMENT THERMIQUE, PUIS CONTROLEE PAR VISUALISATION DANS L'INFRAROUGE. EN VUE D'ELABORER DES FIBRES, UNE AMELIORATION COMPLEMENTAIRE A ETE APPORTEE SUR LES CONDITIONS DE TREMPE POUR FABRIQUER DES BARREAUX. CES CONDITIONS DE SYNTHESE ONT PU ETRE APPLIQUEES AUX VERRES DES SYSTEMES GE-SE-TE ET GE-GA-SB-S. NOUS AVONS CALCULE L'INDICE NON LINEAIRE DE CES VERRES EN ADAPTANT DIFFERENTS MODELES SEMI-EMPIRIQUES AUX MATERIAUX TRANSPARENTS DANS L'INFRAROUGE. L'INDICE NON LINEAIRE CALCULE POUR LE VERRE AS 2S 3 PRESENTE UN BON ACCORD AVEC LE N 2 MESURE.
Author: J-L Adam Publisher: Woodhead Publishing ISBN: 0857093568 Category : Technology & Engineering Languages : en Pages : 719
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The unique properties and functionalities of chalcogenide glasses make them promising materials for photonic applications. Chalcogenide glasses are transparent from the visible to the near infrared region and can be moulded into lenses or drawn into fibres. They have useful commercial applications as components for lenses for infrared cameras, and chalcogenide glass fibres and optical components are used in waveguides for use with lasers, for optical switching, chemical and temperature sensing and phase change memories. Chalcogenide glasses comprehensively reviews the latest technological advances in this field and the industrial applications of the technology.Part one outlines the preparation methods and properties of chalcogenide glasses, including the thermal properties, structure, and optical properties, before going on to discuss mean coordination and topological constraints in chalcogenide network glasses, and the photo-induced phenomena in chalcogenide glasses. This section also covers the ionic conductivity and physical aging of chalcogenide glasses, deposition techniques for chalcogenide thin films, and transparent chalcogenide glass-ceramics. Part two explores the applications of chalcogenide glasses. Topics discussed include rare-earth-doped chalcogenide glass for lasers and amplifiers, the applications of chalcogenide glasses for infrared sensing, microstructured optical fibres for infrared applications, and chalcogenide glass waveguide devices for all-optical signal processing. This section also discusses the control of light on the nanoscale with chalcogenide thin films, chalcogenide glass resists for lithography, and chalcogenide for phase change optical and electrical memories. The book concludes with an overview of chalcogenide glasses as electrolytes for batteries.Chalcogenide glasses comprehensively reviews the latest technological advances and applications of chalcogenide glasses, and is an essential text for academics, materials scientists and electrical engineers working in the photonics and optoelectronics industry. Outlines preparation methods and properties, and explores applications of chalcogenide glasses. Covers the ionic conductivity and physical aging of chalcogenide glasses, deposition techniques for chalcogenide thin films, and transparent chalcogenide glass-ceramics Discusses the control of light on the nanoscale with chalcogenide thin films, chalcogenide glass resists for lithography, and chalcogenide for phase change optical and electrical memories
Author: Anthony Bertrand Publisher: ISBN: Category : Languages : fr Pages : 0
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Afin de répondre à une demande croissante dans le domaine des télécommunications, de nombreuses recherches sont axées sur le développement de systèmes « tout optique » ou électro-optiques pour la détection, le stockage et le transfert ultra-rapides de l'information. Or, les dispositifs actuels souffrent de temps de réponse « longs» (10-9 à 10-10 s) par rapport à ceux mettant en jeu des phénomènes d'optique non linéaire (10-12 s voire 10-15 s), notamment la Génération de Seconde Harmonique (SHG). Parmi un vaste choix de matériaux optiquement non linéaires, les verres à base de TeO2 sont des candidats intéressants en raison de leur réponse non linéaire élevée (50 fois supérieure à la silice vitreuse) ainsi que de leur large domaine de transparence dans le visible ainsi que le proche IR. Par ailleurs, les verres présentent des qualités essentielles pour le développement de ces dispositifs : facilité d'élaboration, faible coût et grande diversité de composition contrairement aux monocristaux. Or, l'absence de susceptibilité non linéaire d'ordre deux dans les matériaux vitreux, du fait de leur isotropie, rend les verres inaptes à générer un doublage de fréquence d'un faisceau lumineux. Au cours de cette thèse, nous avons donc mis en œuvre la réalisation de vitrocéramiques transparentes, par cristallisation in situ ou dispersion de cristaux non centrosymétriques (permettant de générer de la SHG), et ce, par diverses techniques non conventionnelles, les verres tellurites étudiés présentant une cristallisation préférentielle de surface, liée à une nucléation hétérogène. Aussi l'élaboration de céramiques transparentes par cristallisation congruente d'un verre a été explorée.
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Afin de pouvoir collecter les rayonnements émis par les corps chauds dans les 2nde et 3ème fenêtres atmosphériques (3-5 μm et 8-12 μm), les caméras thermiques doivent être équipées de lentilles transparentes dans l'infrarouge. Les matériaux actuellement utilisés pour la conception des lentilles sont chers et leur mise en forme est complexe. Les verres de chalcogénures sont moins chers, possèdent une large transmission dans l'infrarouge et leur mise en forme est aisée. Cependant, leurs propriétés mécaniques relativement faibles et leur méthode de synthèse complexe et coûteuse en ampoule de silice limitent leur utilisation. Ce travail de thèse a consisté à l'exploration de nouvelles méthodes de synthèse pour ces verres et au développement de vitrocéramiques aux propriétés mécaniques renforcées. Une méthode combinant la mécanosynthèse et le frittage par Spark Plasma Sintering a été développée. Des verres et des vitrocéramiques de dimensions importantes ont été produits dans des temps réduits et à des températures moins élevées que par la méthode de synthèse classique. La possibilité de déposer des traitements antireflets efficaces sur des vitrocéramiques 80GeSe2-20Ga2Se3 a été démontrée, renforçant leur intérêt pour la production d'optiques infrarouges. De nouvelles applications potentielles pour ces vitrocéramiques ont également été étudiées. Une attaque chimique a permis la création de matériaux poreux en surface intéressants pour des applications de détection. L'addition de Pb et d'In aux verres GeSe2-Ga2Se3 a conduit à l'exploration de nouveaux diagrammes vitreux. Enfin, la luminescence dans l'infrarouge de vitrocéramiques dopées par les ions de terres rares a été étudiée.
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Ce travail de thèse est sur la réalisation et la caractérisation de guides d’ondes planaires à base des verres chalcogénures pour des applications passives et actives. Les applications passives sont étudiées avec les verres à base énergie de phone pour le projet spatial européen DARWIN visant à trouver des exo planète pouvant abriter la vie. Le verre TGG (Te75Ge15Ga10) a été sélectionné pour sa grande fenêtre de transparence de 2 à 20 μm. Une procédure de purification et de synthèse a été mise au point pour obtenir des verres ayant une atténuation moyenne de l’ordre de 0,5 dB/cm. Des couches antireflets ont été déposées sur ce verre, réduisant considérablement les pertes optiques par réflexion en passant d’environ 45% à moins de 5% dans une large bande spectrale de 10-20 μm. Il a été démontré que ce verre est stable dans le temps et sous irradiation et il satisfait aux spécifications d’utilisation dans l’espace. Les propriétés actives de verres de chalcogénures ont été étudiées avec des couches minces et guides d’onde planaires, fabriqués en utilisant la pulvérisation cathodique ou le PLD (Pulsed Laser Deposition) avec un verre de base ayant la composition Ga5Ge20Sb10S(Se)65. Le guidage de lumière a été démontré avec une perte mesurée d’environ 1 dB/cm à 1.55 μm. La fluorescence a été observée dans ces guides d’onde planaires dopés aux ions Er3+ et un gain on/off de 4,4dB (3,4 dB/cm) a été obtenu à 1,54 μm. Deux compositions, Ge15Sb20S65 et Ge25Sb10S65 dans le même système vitreux ont été étudiées pour sélectionner un verre ayant un meilleur compromis entre le l’indice non linéaire et le coefficient d’absorption non linéaire. L’étude focalisée sur la deuxième composition a permis de démontrer l’effet Kerr dans ce matériau. Et pour la 1ère fois, la propagation d’un soliton spatial a été observée dans un guide d’onde en verre de chalcogénure.
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L'induction de l'anisotropie dans les verres permet le développement de matériaux optiquement non linéaires pour la génération de seconde harmonique. L'intérêt principal réside dans les avantages que les matériaux vitreux présentent par rapport aux cristaux (mis en forme aisée, faible coût, large gamme de compositions et formes). Différentes techniques ont été utilisées pour induire l'anisotropie dans les verres: le ‘poling DC' (polarisation sous champ électrique continu) et la croissance de nanostructures respectivement sur des verres LBG (La2O3-B2O3-GeO2) et KNS (K2O-Nb2O5-SiO2). Utilisant la spectroscopie Raman et la diffusion des neutrons et des rayons X aux petits angles, nous avons mis en évidence la biréfringence et les effets d'anisotropie induits par le ‘poling' des verres LBG ainsi que des modifications dans les verres nanostructurés. Ces études offrent des perspectives nouvelles pour l'élaboration de matériaux vitreux présentant des propriétés optiques non linéaires
Author: Anne Berthereau Publisher: ISBN: Category : Languages : fr Pages : 269
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LES VERRES SE PLACENT ACTUELLEMENT PARMI LES CANDIDATS POTENTIELS POUR DES APPLICATIONS EN OPTOELECTRONIQUE (TRANSPORT DE L'INFORMATION PAR FIBRES OPTIQUES, COMMUTATION). DANS LA PERSPECTIVE DU DEVELOPPEMENT DE TELS MATERIAUX, CETTE THESE ANALYSE L'ORIGINE DU FORT EFFET KERR OPTIQUE DES VERRES A BASE D'OXYDE DE TELLURE TEO#2. DES CALCULS AB INITIO ONT PERMIS D'ETABLIR DES CORRELATIONS ENTRE LA STRUCTURE LOCALE DES ENTITES POLARISABLES TEO#N ET LEUR ACTIVITE OPTIQUE. EN OUTRE, LE PHENOMENE DE GENERATION DE SECONDE HARMONIQUE DANS LES VERRES A ETE APPREHENDE DANS LE CAS PARTICULIER DE LA SILICE
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Le développement des lasers de puissance engendre un intérêt pour la recherche de matériaux présentant des propriétés optiques non linéaires (ONL). Les matériaux vitreux sont de très bons candidats puisqu'ils peuvent être transparents et élaborés en grandes dimensions. La précipitation de particules non centro-symétrique dans un verre permet d'engendrer cette propriété en volume, et d'ingérer facilement ce matériau dans les dispositifs lasers. Dans ce contexte, cette thèse présente les résultats obtenus sur la précipitation de la phase LiNO3 dans la matrice vitreuse 35 Li2O- 25 Nb2O5- 40 SiO2. Le mécanisme de cristallisation de cette phase est étudié par analyse thermique, imagerie optique et électronique ainsi que par une analyse in-situ. Ces analyses mettent en évidence une cristallisation sphérolitique du niobate de lithium dans ce verre, conduisant à l'obtention de vitrocéramiques. Les propriétés optiques non linéaires d'ordre deux sont mesurés sur ces matériaux. Un signal original et isotrope de Génération de Second Harmonique a été mesuré. Une analyse multi-échelle permet une meilleure compréhension et une corrélation entre la structure des sphérolites et l'origine de la génération d'un tel signal. Le modèle développé suite à ces analyses permet d'entrevoir le développement de nouveaux matériaux micro-composites à propriétés ONL isotropes.
Author: Marie Guignard
Author: Marie Guignard
Author: Johann Troles
Author: CARINE.. GUEMARD
Author: J-L Adam
Author: Anthony Bertrand
Author: Mathieu Hubert
Author: Shaoqian Zhang
Author: Valeria Califano
Author: Anne Berthereau
Author: Hélène Vigouroux