Faire « pousser » des cristaux dans une direction contrôlée par la lumière!
Avec la contribution de CAO Jing (ancienne doctorante CSC) et de François Brisset
Il a été montré que sous certaines conditions de travail du laser femtoseconde, la direction de nanocristaux de LiNbO3 formés à partir d’un verre Li2O-Nb2O5-SiO2 était alignée avec la direction de polarisation de la lumière laser. Comme on peut aisément faire tourner la polarisation, on peut aisément contrôler la direction des cristaux. La distribution des directions polaires (ici celle de l’axe c des nanocristaux, axe fortement optiquement non-linéaire) est représentée par les zones colorées vertes en périphérie et rouge au coeur. On voit que leur distribution se situe dans un plan perpendiculaire à la polarisation de la lumière notée par les traits pointillés rouges.
Figure 1: Diffraction d’électrons rétrodiffusés (méthode permettant de déterminer l’orientation de cristaux de petites dimensions.)
C’est la première fois que l’on montre ainsi clairement l’action motrice de la lumière dans la croissance cristalline.
Sachant que LiNbO3 est un cristal fortement non-linéaire, la génération de seconde harmonique (GSH) est maximale quand la polarisation du laser sonde est à 90° de la polarisation du laser d’écriture comme le montre la figure ci-dessous. Le fait que l’on puisse maîtriser la direction de GSH lors de l’écriture, permet d’envisager des applications dans le domaine de la fonctionnalisation des verres pour l’optique intégrée (les futures puces de traitement de l’information).
Figure 2 : Intensité de la Génération de Seconde Harmonique (GSH) en fonction de la direction de lecture et de la direction d’écriture. On remarque l’excellente corrélation entre les deux polarisations.
Pour en savoir plus : J. CAO, B. POUMELLEC, F. BRISSET, A.-L. HELBERT, M. LANCRY. Tunable angular dependent second harmonic generation in glass by controlling femtosecond laser polarization. J. Optical Society of America B Vol.33 (4) 2016, 741.