Second-harmonic enhancement in a slab GaN photonic crystal
Exaltation de la génération de second harmonique dans les cristaux photoniques planaires à bases de nitrures
Résumé
This work concerns both the experimental and theoretical study of the enhancement of the second harmonic generation in nitrides-based slab photonic crystals.
This increase is the combination of two processes contained under the term of quasiphase matching conditions: i) the spatial localisation of the electromagnetic fields and ii) the realization of a phase matching condition between resonant modes at ω and 2ω.
The linear characterisation of the optical properties of these slab photonic crystals will determine the angular and spectral conditions that satisfy the quasi-phase matching. Once these conditions determine, a new numerical method based on the scattering matrix formalism is describe. This method highlights an enhancement by 106 of the second harmonic field intensity. Then these numerical results are compared to the one experimentally obtained where a 104 enhancement is measured. This study clearly
highlights the potentiality of slab III-N-based photonic crystal for applications in the blue-UV range.
This increase is the combination of two processes contained under the term of quasiphase matching conditions: i) the spatial localisation of the electromagnetic fields and ii) the realization of a phase matching condition between resonant modes at ω and 2ω.
The linear characterisation of the optical properties of these slab photonic crystals will determine the angular and spectral conditions that satisfy the quasi-phase matching. Once these conditions determine, a new numerical method based on the scattering matrix formalism is describe. This method highlights an enhancement by 106 of the second harmonic field intensity. Then these numerical results are compared to the one experimentally obtained where a 104 enhancement is measured. This study clearly
highlights the potentiality of slab III-N-based photonic crystal for applications in the blue-UV range.
Les cristaux photoniques sont des structures artificielles dont la modulation périodique de l'indice de réfraction permet d'exalter les phénomènes non linéaires. Ce travail concerne l'étude expérimentale et théorique de l'exaltation de la génération du
second harmonique dans les cristaux photoniques planaires à base de nitrures. Cet accroissement est la combinaison de deux processus liés à la périodicité de la constante diélectrique : i) la localisation spatiale des champs électromagnétiques ; ii) la réalisation d'une condition d'accord de phase entre les modes à ω et à 2ω. Nous verrons que la caractérisation des propriétés optiques des cristaux photoniques planaires est une étape
essentielle permettant de déterminer les conditions angulaires et fréquentielles qui satisfont aux conditions de quasi-accord de phase. Une fois ces conditions déterminées, nous décrirons la nouvelle méthode de modélisation basée sur le formalisme de la
matrice de diffusion qui a permis de mettre en évidence une exaltation du second harmonique par 106. Ces résultats théoriques seront ensuite comparés aux résultats issus de notre dispositif expérimental où un accroissement géant par 104 de l'intensité du champ du second harmonique a pu être mesuré lorsque les conditions de quasi-accord de phase sont réalisées. Cette étude met en évidence la potentialité des cristaux photoniques pour les applications dans le domaine du bleu – proche UV.
second harmonique dans les cristaux photoniques planaires à base de nitrures. Cet accroissement est la combinaison de deux processus liés à la périodicité de la constante diélectrique : i) la localisation spatiale des champs électromagnétiques ; ii) la réalisation d'une condition d'accord de phase entre les modes à ω et à 2ω. Nous verrons que la caractérisation des propriétés optiques des cristaux photoniques planaires est une étape
essentielle permettant de déterminer les conditions angulaires et fréquentielles qui satisfont aux conditions de quasi-accord de phase. Une fois ces conditions déterminées, nous décrirons la nouvelle méthode de modélisation basée sur le formalisme de la
matrice de diffusion qui a permis de mettre en évidence une exaltation du second harmonique par 106. Ces résultats théoriques seront ensuite comparés aux résultats issus de notre dispositif expérimental où un accroissement géant par 104 de l'intensité du champ du second harmonique a pu être mesuré lorsque les conditions de quasi-accord de phase sont réalisées. Cette étude met en évidence la potentialité des cristaux photoniques pour les applications dans le domaine du bleu – proche UV.
Loading...