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Comparaison entre différents conditions d’accord de phase

Inte

nsité d

’onde g

énéré

e (

u.a

.)

x/LC

Accord de phase parfait

Quasi accord de phase (1ère ordre)

Quasi accord de phase (3ème ordre)

Pas d’ accord de phase

Quasi-accord de phase : conversion de fréquence par structuration artificielle d’un cristal non linéaire

χ(2)

Cristal monodomaine

Accord de phase par biréfringence (deff)

2 ≈ 7 pm2/V2

Cristal artificiel périodiquement alterné

Quasi-accord de phase ( deff)

2 ≈ 100 pm2/V2

λ λ/2

λ λ/2 Ps

i. e. KTiOPO4

Periodically Poled KTiOPO4 (PPKTP)

Intérêt du Quasi Accord de Phase

1. Wafer original 2. Cartographie de conductivité 3. Découpe et polissage

4. Déposition de la résine photosensible

5. Photolithographie 6. Déposition des électrodes

a

b

c

Ps

Représentation schématique de la préparation de l’échantillon par Electric field poling

Electric field poling

Fort champ électrique 2kV/mm

Retournement des domaines ferroélectriques pendant le procédé d’Electric field poling

Electrode Diélectrique

1. Nucléation des domaines 2. Propagation de la croissance des domaines

3. Expansion des domaines latéralement et coalescence

But de l’electric field poling

1. Structuration uniforme dans tout le volume de l’échantillon 2. Optimal Duty-cycle = 0,5

Dépendance du résultat de l’Electric field poling avec la qualité de l’échantillon

1. Conductivité ionique de l’échantillon 2. Homogénéité de la conductivité ionique de l’échantillon (grand variation selon Y//b ; petite variation selon X//a)

KTP RKTP

Méthode propose : Croissance homoepitaxial

Germes de PPKTP

{001}

Croissance en flux à

haute température Ps

Equipement et conditions expérimentales

ω =30 rpm ω

°

OPO

0.8 μm < λω < 2.4 µm

E2ω Détecteur IR

Iω (λω)

I2ω (λ2ω)

Eω

Lgéométrique

Ø ≥ 100 µm

λω, ηSHG

2080 2100 2120 2140 2160

0.83

0.67

0.5

0.33

0.17

1

I 2

/I

(nm)

0

δλω

))λ(n)λ(n(2

λΛ

ωzω2z

ω= λω Λ

< δλω > δλω

→ ↓

If DC (DC = L+/(L++L-)) ≠ 0.5 → ↓

1000 1010 1020 1030 1040 1050 1060 1070 1080

0,0000

0,0001

0,0002

0,0003

0,0004

0,0005

0,0006

0,0007

0,0008

0,0009

0,0010

0,0011

@ 98 µm from c -

@ 1,28 mm from b axis (left)

I 2/I

2 (

a. u

.)

(nm)

0,0 0,2 0,4 0,6 0,8 1,0-0,0005

0,0000

0,0005

0,0010

0,0015

0,0020

0,0025

c+c

-

@ 1,28 mm from b axis (left)

@ 1062 nm

I 2/I

2 (

a. u

.)

sample tickness along c (mm)

0 1 2 3 40,0

2,0x10-4

4,0x10-4

6,0x10-4

8,0x10-4

1,0x10-3

1,2x10-3

1,4x10-3

1,6x10-3

1,8x10-3

2,0x10-3

@ 1062 nm

I 2/I

2 (

a. u

.)

sample tickness along b (mm)

@ 400 µm from 1st point close to c

- (top)

0 1 2 3 4 5 60,0

1,0x10-4

2,0x10-4

3,0x10-4

4,0x10-4

OD = 0,5 x 0,001

@ 2123,6 nm

I 2/I

2 (

a. u

.)

sample tickness along b (mm)

@ 492,05 µm from 1st point close to c

- (top) Pas de signal SHG après

croissance pour les germes de Λ = 9 µm

Pourquoi la structuration disparait dans les germes de faibles pas de réseau ?

° ° ° ° °

°

. Pas de changements significatifs observés à des températures inférieures à 730 °C

. Il existe un rétrécissement (shrinking) selon la direction b mais pas selon la direction a (pendant le procédé electric field poling, la propagation des domaines se fait 30 fois plus rapidement selon b que selon a)

. Shrinking selon b est plus rapide sur la face initialement c+ : les murs de domaines sont plus rugueux dans le cas c+, donc plus instables énergétiquement.

. La coalescence des domaines est plus favorable sur la face c- que sur la c+ (ou le shrinking est plus important)

°

. Le shrinking varie exponentiellement avec la décroissance de la taille du pas de réseau

. b shrinking arrive à une saturation après 10 hrs de traitement thermique : ceci est en contradiction avec des résultats observés sur les résultats de croissance cristalline.

°°

. Le retournement (Back switching), du à la coalescence des domaines, est complet dans des échantillons de mauvaise qualité.

°

. a shrinking est plus grand dans les échantillons avec un pas de réseau petit.

. Les germes avec des pas de réseaux plus petits que 9 µm ne peuvent pas être utilisés dans les expériences de croissance cristalline.

. Des études de stabilité thermique dans des échantillons avec des pas de réseaux compris entre 9 µm et 39 µm, doivent être réalisées.

Merci @ tous