Effets non linéaires en optique guidée
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dans laquelle la figure de mérite est favorable [32]. Le coefficient non linéaire n2 est renforcé
par la présence proche des résonances à deux photons, alors que l'absorption non linéaire a 2
est faible parce que l'énergie des photons est légèrement inférieure à la moitié de l'énergie du
gap. Les verres de chalcogénure dont AS0.38S0.62 est un exemple sont très prometteurs. Ils
présentent une excellente figure de mérite avec un coefficient non linéaire raisonnable.
Tableau 1 : Non-linéarités de matériaux
Pertes linéaires
Non-linéarité
Figure de mérite
Si02
0.2 d B h
n, = 2.4fO-l3
T<<1
AlGaAs h -- 1 . 5 5 ~
[33]
0.5 dB/cm
n2 = 2.iO-'O
T < 0 . 1 , W > 8
As0.38S0.62 h > 1 . 3 2 ~
[34]
O. 1 dB/cm
n, = 4.210-'I
T < 0 . 1 , W=16
DANS h = 1 . 0 6 4 ~ [35]
1 dB/cm
n, = 1.510-'0
T = 5 . 5 , W = 3 5
I a,=8.10" I
DANS h = 1 . 3 2 ~
[36]
1 dB/cm
n, = 8.10-I'
T = 0.2
a, =IO-'
a, = 2.106
DRl h = 1 . 3 2 ~
[37]
1 dB/cm
n2 = -3.610-lo
T 20.5
Dans le domaine des organiques, nous citerons l'exemple des polymères greffés avec des
colorants constitués de molécules conjuguées à forte hyperpolarisabilité cubique. L'exemple
du DANS montre bien la dépendance spectrale de la figure de mérite. À la longueur d'onde de
1.064 microns, une forte absorption non linéaire dégrade très fortement la figure de mérite.
Ainsi, à cette longueur d'onde là, il ne sera jamais possible de réaliser un dispositif non
linéaire. Plus loin dans l'infrarouge, à 1.32 micron par exemple, les conditions sont nettement
plus favorable. Des polymères greffés avec du DRI montrent aussi des conditions très
favorables dans un certain domaine de longueur d'onde.
Toutefois, il faut noter que les seules démonstrations de dispositifs non linéaires d'optique
intégrée ont été réalisées avec la silice et 1'AlGaAs. Ceci tient pour une part à des raisons
technologiques liées au haut degré d'exigence demandé aux matériaux pour l'optique intégrée.
En effet la mise en forme des matériaux sous forme de guides d'ondes sans dégradation de la
figure de mérite W par rapport au matériau massif constitue déjà une difficulté. D'autre part les
figures de mérites effectivement observées doivent tenir compte des compétitions entre
différents mécanismes physiques tels que polarisabilité électronique, effets thermiques liés à
l'absorption de la lumière, etc. C'est ainsi que les déphasages non linéaires observés vont
dépendre de la durée des impulsions lumineuses, mais aussi du taux de répétition.
5.3 Interféromètre de Mach-Zehnder: l'exemple de la silice.
Il s'agit là d'une des toutes premières démonstrations de commutateur tout optique [38]. Le
schéma de principe de l'interféromètre de Mach-Zehnder est présenté sur la figure 5a. La
première jonction Y divise l'onde incidente en deux voies qui sont recombinées dans la
deuxième jonction. Seule la composante des ondes qui arrivent en phase dans les deux voies
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dans laquelle la figure de mérite est favorable [32]. Le coefficient non linéaire n2 est renforcé
par la présence proche des résonances à deux photons, alors que l'absorption non linéaire a 2
est faible parce que l'énergie des photons est légèrement inférieure à la moitié de l'énergie du
gap. Les verres de chalcogénure dont AS0.38S0.62 est un exemple sont très prometteurs. Ils
présentent une excellente figure de mérite avec un coefficient non linéaire raisonnable.
Tableau 1 : Non-linéarités de matériaux
Pertes linéaires
Non-linéarité
Figure de mérite
Si02
0.2 d B h
n, = 2.4fO-l3
T<<1
AlGaAs h -- 1 . 5 5 ~
[33]
0.5 dB/cm
n2 = 2.iO-'O
T < 0 . 1 , W > 8
As0.38S0.62 h > 1 . 3 2 ~
[34]
O. 1 dB/cm
n, = 4.210-'I
T < 0 . 1 , W=16
DANS h = 1 . 0 6 4 ~ [35]
1 dB/cm
n, = 1.510-'0
T = 5 . 5 , W = 3 5
I a,=8.10" I
DANS h = 1 . 3 2 ~
[36]
1 dB/cm
n, = 8.10-I'
T = 0.2
a, =IO-'
a, = 2.106
DRl h = 1 . 3 2 ~
[37]
1 dB/cm
n2 = -3.610-lo
T 20.5
Dans le domaine des organiques, nous citerons l'exemple des polymères greffés avec des
colorants constitués de molécules conjuguées à forte hyperpolarisabilité cubique. L'exemple
du DANS montre bien la dépendance spectrale de la figure de mérite. À la longueur d'onde de
1.064 microns, une forte absorption non linéaire dégrade très fortement la figure de mérite.
Ainsi, à cette longueur d'onde là, il ne sera jamais possible de réaliser un dispositif non
linéaire. Plus loin dans l'infrarouge, à 1.32 micron par exemple, les conditions sont nettement
plus favorable. Des polymères greffés avec du DRI montrent aussi des conditions très
favorables dans un certain domaine de longueur d'onde.
Toutefois, il faut noter que les seules démonstrations de dispositifs non linéaires d'optique
intégrée ont été réalisées avec la silice et 1'AlGaAs. Ceci tient pour une part à des raisons
technologiques liées au haut degré d'exigence demandé aux matériaux pour l'optique intégrée.
En effet la mise en forme des matériaux sous forme de guides d'ondes sans dégradation de la
figure de mérite W par rapport au matériau massif constitue déjà une difficulté. D'autre part les
figures de mérites effectivement observées doivent tenir compte des compétitions entre
différents mécanismes physiques tels que polarisabilité électronique, effets thermiques liés à
l'absorption de la lumière, etc. C'est ainsi que les déphasages non linéaires observés vont
dépendre de la durée des impulsions lumineuses, mais aussi du taux de répétition.
5.3 Interféromètre de Mach-Zehnder: l'exemple de la silice.
Il s'agit là d'une des toutes premières démonstrations de commutateur tout optique [38]. Le
schéma de principe de l'interféromètre de Mach-Zehnder est présenté sur la figure 5a. La
première jonction Y divise l'onde incidente en deux voies qui sont recombinées dans la
deuxième jonction. Seule la composante des ondes qui arrivent en phase dans les deux voies