Lithium Niobate Crystal Fibers: New Substrat Design for Optoelectronic Applications
L'amélioration des systèmes optoélectroniques actuels passe par l'intégration de fonctions ”génération” (source laser) et ”traitement” (modulateur EO, cellule de Pockels, convertisseur de fréquence,...) sur un même substrat. Plusieurs techniques d'intégration existent. Elles se répartissent en deux voies. La première consiste à assembler en cascade différentes fonctions, celles-ci étant obtenues séparément sur différents substrats. Cette première voie est obtenue au moyen d'une technologie relativement complexe qui repose sur l'assemblage par collage ou soudage de plusieurs éléments séparés, ce qui conduit à des dispositifs pouvant présenter des pertes relativement importantes. Pour remédier à ces difficultés, une deuxième voie a donc été envisagée qui propose d'intégrer les différentes fonctions désirées dans un même substrat. Cette technique semble être très prometteuse avec la réalisation de dispositifs sous forme de « fibre monocristalline ». En effet les fibres cristallines sont des cristaux présentant une configuration optogéométrique (rapport L/d important) les rendant très avantageuses pour ce type de dispositifs. Ceci permet entre autres d'envisager avec ces fibres, moyennant l'inscription d'un guide monomode, l'intégration des différentes fonctions précitées.[1] Parmi les matériaux étudiés dans ce contexte, le niobate de lithium (LN), cristal dont la synthèse est bien maîtrisée est l'un des candidats à l'intégration dans de nombreuses applications comme les matrices laser, les Q-switchs ou les OPOs. Par ailleurs, en dehors de leur intérêt pour les dispositifs, les fibres monocristallines, particulièrement celles de LN présentent de nombreux avantages comparativement aux cristaux massifs et nous citerons par exemple une vitesse de tirage élevée, une qualité cristalline supérieure, la possibilité d'avoir des taux de dopants 4 fois plus élevés et une composition plus homogène permettant ainsi de plus grand rendement dans le cas des émissions laser. Malgré tous ces avantages, certaines difficultés restent à maîtriser avant d'avoir une intégration à grande échelle des fibres monocristallines de LN dans les dispositifs. En effet, celles-ci ne sont pas des fibres optiques et ne possèdent pas de propriétés intrinsèques de guidage. Plusieurs pistes ont été envisagées afin d'inscrire un guide monomode dans les fibres de LN : lors du tirage par l'obtention d'un cœur de plus haut indice grâce à l'utilisation d'un double creuset, lors d'un traitement post-croissance par modification de l'indice en surface et enfin par la création d'un guide en utilisant les propriétés photoréfractives du niobate de lithium. [2] Dans cet exposé, nous présenterons les intérêts et limites des fibres monocristallines de niobate de lithium, les techniques de croissance, les applications, les traitements et études. Nous montrerons les problèmes rencontrés, les solutions apportées et les résultats obtenus dans la croissance, les caractérisations fondamentales et appliquées et conclurons sur les fonctions de guidage et les premiers résultats expérimentaux obtenus. [1] P. Rudolf and T. Fukuda, Crystal Research and Technology 34, 3 (1999). [2] E. Fazio, F. Renzi, M. Bertolitti, M. Chauvet, W. Ramadan, A. Petris, and V. I. Vlad, Applied Physics Letters 85, 2913 (2004).
