INSTITUT NEEL Grenoble - Institut NÉEL

INSTITUT NEEL Grenoble
Proposition de stage Master 2 - Année universitaire 2010-2011
Etude des propriétés optiques non linéaires de cristaux de langasites
Les sources lasers accordables utilisées pour des applications telles que le contrôle de l’atmosphère ou la
médecine, sont classiquement constituées de cristaux anisotropes et non centrosymétriques dont elles
exploitent un effet non linéaire quadratique de conversion de fréquence. Nous voulons explorer cet effet
dans une vaste famille de cristaux anisotropes de Langasite aux propriétés piézoélectriques remarquables,
découverte dans les années 80. Les premières études publiées sont très prometteuses mais encore très
parcellaires. Nos résultats seront donc d’un très grand intérêt pour la communauté scientifique et nous
proposons de commencer par le cristal La3Ga5.5Ta0.5O14 (LGT).
Le stage de Master 2 que nous proposons présente à la fois un caractère théorique et expérimental. Nous
réaliserons l’étude théorique des conditions à satisfaire pour qu’un cristal de Langasite présente un effet non
linéaire quadratique de conversion de fréquence. Nous considèrerons la génération de second harmonique
(SHG), mais aussi la génération de somme et de différence de fréquences (SFG et DFG). Tous ces
processus dépendent du tenseur de susceptibilité électrique du second ordre du matériau. Ils dépendent aussi
de l’accord de phase entre la polarisation non linéaire et le champ optique généré, qui ne peut être réalisé
que pour une propagation dans le cristal selon des directions pour lesquelles la biréfringence du matériau
compense la dispersion de ses indices de réfraction principaux.
Nous réaliserons aussi une étude expérimentale exhaustive des propriétés optiques non linéaires pour la
conversion de fréquence du cristal de Langasite LGT, sur la base mesures dans une sphère de LGT de
dimension millimétrique. La sphère permet des mesures directes de toutes les directions d’accord de phase
par biréfringence, des rendements de conversion associés, et des acceptances angulaires et spectrales. Elles
seront menées sur tout le domaine de transparence de l’échantillon. La SHG sera étudiée avec un seul
faisceau incident issu d’une source accordable commerciale émettant entre 0,4 et 2,4 mm. Il sera combiné
avec un faisceau à 1,064 mm pour les études de SFG et DFG. Trois ondes sont en interaction dans ces
processus, dont il est primordial de contrôler leur polarisation.
Un paramétrage simultané des directions d’accord de phase expérimentales permettra d’établir des
équations de dispersion fiables des deux indices de réfraction de la Langasite LGT, ce qui n’est pas le cas
de celles publiées à ce jour. L’analyse des rendements de conversion mesurés conduira aux premières
valeurs des trois éléments non nuls indépendants du tenseur de susceptibilité électrique du second ordre de
LGT qui appartient à la classe de symétrie trigonale.
L’insertion de toutes nos données dans un code de calcul offrira le premier aperçu exhaustif des
potentialités de nouvelles sources lasers paramétriques accordables à base de cristaux de LGT et nous
proposons d’usiner un échantillon sous la forme d’un cylindre poli sur la tranche. La géométrie cylindrique
permet un débattement angulaire dans le plan du cylindre qui autorise la réalisation d’un oscillateur
paramétrique optique pour des directions d'accord de phase quasiment non critiques angulairement. Cela a
pour conséquence d'améliorer la qualité spectrale des faisceaux générés tout en ayant une forte accordabilité
et une faible sensibilité aux instabilités de pointé de la source de pompe.
Moyens disponibles
Laser de puissance, dispositif goniométrique automatisé, montage optique, détection, monochromateur.
Formation/Compétences : cursus de M2 d’Université où de Grandes Ecoles ; bonne connaissance en
physique, en optique laser, avec un fort intérêt pour les études expérimentales.
Interactions permanente avec Corinne Félix, Ingénieur, du pôle Optique de l’Institut Néel.
Date limite de candidature : le 15/02/2011
Période du début du stage : mars 2011,
une continuation en thèse est fortement encouragée.
Contact : Patricia SEGONDS (McF à l’UJF) et Benoit BOULANGER (Pr à l’UJF)
Institut Néel CNRS/Université Joseph Fourier tél : 04 76 88 78 07
mail [email protected] et [email protected]
Plus d'information sur : neel.cnrs.fr