Colloque

Répartition spatiale de la non-linéarité du second ordre induite dans des verres par polarisation sous champ électrique

Pascal Bernage

Y. Quiquempoi

G. Martinelli

S. Bailleux

P. Niay

M. Douay

Membre a labase

Pascal Bernage

Résumé du colloque

En 1991, Myers, Mukherjee, et Brueck ont créé, par polarisation thermique sous champ électrostatique, une susceptibilité c(2) dans des verres silicates du commerce. Dans leur publication, ils avancent deux hypothèses permettant d’expliquer la création de c(2). La première hypothèse est l’orientation d’entités hyperpolarisables. A partir d’expériences de génération de seconde harmonique (franges de Maker) et d’attaque chimique des faces, ils ont établi que l’épaisseur de matière polarisée, située à la surface anodique de la lame, était petite (5 µm). Ils envisagent donc la deuxième hypothèse : l’effet résulte de la migration des ions positifs présents à l’état de traces (quelques ppm), et de phénomènes secondaires. L’existence de charges d’espace a été confirmée depuis par de nombreuses expériences (Brueck et al., Kazansky et al.). La direction du champ figé EDC et le groupe de symétrie de l’anisotropie créée s’en déduit. En 1995, Fujiwara, Wong, Zhao, Fleming, Griszhina et Poole ont inventé la polarisation UV(laser ArF émettant à 193 nm) sous champ électrostatique, dans une fibre germanosilicate. Ils n’ont avancé, à cette époque, aucune hypothèse sur l’origine du phénomène. Les expériences postérieures de Fujiwara et al. ont montré que tout le volume de verre germanosilicate massif irradié sous champ présente une susceptibilité non-linéaire d’ordre deux. L’hypothèse la plus vraisemblable que nous avançons pour expliquer le phénomène est l’orientation d’entités hyperpolarisables pendant la polarisation. Nos expériences comme celles d’autres auteurs montrent que le coefficient électro-optique linéaire r, résultant de la polarisation de fibres optiques (à cœur en verre germanosilicate) et mesuré par des méthodes interférométriques, est positif dans le cas d’une polarisation thermique et négatif dans le cas d’une polarisation UV (r est dit positif si l’indice optique augmente quand un champ est appliqué après polarisation dans le même sens que pendant la polarisation). Ce résultat est en parfait accord avec le modèle de la migration de porteurs de charges positives (polarisation thermique), et compatible avec le modèle de l’orientation dipolaire (polarisation UV) Les premières expériences de polarisation thermique de verres riches en liaisons O-H, ont été réalisées par Nasu et al. en 1993, et Imai et al. par la suite. Les franges de Maker présentent dans ce cas un profil inhabituel. Parmi les différentes explications possibles du phénomène figure celle de la polarisation créée dans tout le volume. Cette hypothèse a été retenue par ces auteurs, mais pour la confirmer, des expériences complémentaires sont en fait absolument nécessaires. Nous avons donc développé des expériences pour établir l’existence de la polarisation volumique, que nous avons observée dans des lames de Suprasil, verre pauvre en ions positifs et riche en liaisons O-H. La mise au point d’un nouveau dispositif d’étude des franges de Maker nous a permis de préciser et d’étendre l’enregistrement des profils d’intensité de ces franges. Nous avons utilisé en complément une technique de polissage mécanique des lames. Des programmes de calculs nous ont permis, moyennant certaines hypothèses, d’établir les profils de la susceptibilité c(2) en fonction de la profondeur dans les lames. Nous avons utilisé ces nouveaux outils pour étudier l’influence de paramètres tels que la tension appliquée pendant la polarisation ou l’épaisseur des lames de Suprasil.

Contexte

Section :

Optique guidée et photonique 6

Thème du colloque :

Optique guidée et photonique 6

Hôte : Université de Montréal

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