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Accueil du site > Recherche > Projets > Thème MOSAIQ > Interactions paramétriques optiques contrapropagatives

Interactions paramétriques optiques contrapropagatives

- Porteur : Baldi Pascal

- Collaborateurs LPMC : Aschiéri Pierre, De Micheli Marc, Montes Carlos

- Collaborateurs extérieurs : Guilbert Laurent (LMOPS - Université de Metz - Supélec), Shur Vladimir (Ural State University, Russie), Tascu Sorin (University of Iasi, Roumanie)

- Soutiens financiers : Réseau CMDO+ du CNRS, projet PICS CNRS-RFBR

- Plateformes technologiques : Optique intégrée sur niobate de lithium

- Description :

Les interactions paramétriques co-propagatives sont des phénomènes non linéaires du deuxième ordre (χ(2)) couplant trois champs (pompe, signal et idler) se propageant dans la même direction. Cette configuration est largement étudiée tant pour créer de nouvelles sources cohérentes (générateur de différence de fréquences, amplificateur et oscillateur paramétriques optiques) que du point de vue fondamental (générateur d’états comprimés, générateur de photons intriqués…). L’accord de phase entre les ondes et les polarisations non linéaires les alimentant peut être obtenu de diverses manières. La technique du quasi-accord de phase (QAP), qui compense le désaccord en vecteurs d’onde en modifiant périodiquement le signe du coefficient non linéaire, est la plus souple et la plus efficace. C’est cette technique qui est utilisée au LPMC à Nice, sur des cristaux de niobate de lithium. Par application d’un champ électrique nous fabriquons des substrats polarisés périodiquement (périodes de 6 à 20 µm) sur lesquels nous créons ensuite par « Soft Proton Exchange », des guides d’ondes canaux afin d’obtenir une bonne efficacité d’interaction.

Dans ce projet, nous proposons de travailler dans la configuration contra-propagative, où signal et idler se propagent en sens opposés. Ceci ne peut être rendu possible que grâce au QAP. Les intérêts de cette configuration sont multiples : oscillation sans miroirs, solitons de convection, fine largeur spectrale et facilité d’utilisation des faisceaux signal et idler dans des expériences de distribution quantique de clé de codage du fait de la séparation de ces faisceaux…

Le problème majeur de cette configuration est qu’elle requiert des périodes de polarisation du coefficient non linéaire submicroniques, ce qui est bien en deçà des réalisations actuelles sur niobate de lithium. En utilisant les techniques maîtrisées à Nice, nous envisageons dans un premier temps de réaliser des composants présentant le QAP à l’ordre 7 (Période 2 µm). Même si leur efficacité est réduite, ils permettront de tester les propriétés uniques des interactions contra-propagatives.

La possibilité de réaliser le QAP à l’ordre 1 sera étudiée en collaboration avec d’autres laboratoires. Le premier objectif sera de réaliser et contrôler le PPLN à 1 µm (Ordre 3) avec une homogénéité spécifiée de la période et du rapport cyclique. Le deuxième sera d’atteindre l’ordre 1 avec des périodes de 300 à 400 nm. Afin d’atteindre ces objectifs, nous travaillerons avec un spécialiste mondial des cristaux ferroélectriques, le Ferroelectrics Laboratory de l’Université de l’Oural à Ekaterinbourg (Russie), et le Research Center on Advanced Materials and Technologies de l’Université Alexandru Ioan Cuza à Iasi (Roumanie), dirigé par un ancien post-doc du LPMC. Pour la caractérisation et la finalisation des composants nous prendrons en charge les aspects non linéaires et nous travaillerons avec le LMOPS à Metz pour les applications électrooptiques.

Dès que le projet HiSoPE sera suffisamment avancé, nous couplerons le poling courtes périodes avec les guides haut indice afin de relâcher les contraintes sur la fabrication des domaines à très courtes périodes puisque la dimension des modes est fortement réduite, et de bénéficier dans cette configuration aussi des très grandes efficacités liées au fort confinement.

Mots-clés

MOSAIQ, Photonique