Matériaux à polarité cristalline alternée pour la photonique non linéaire

Cette thèse vise à élargir le panel de matériaux pour l’optique non linéaire du second ordre, en développant des structures à base de phosphure de Gallium (GaP) et en explorant le potentiel du sulfure de zinc (ZnS), matériau encore peu exploité dans ce domaine. Pour le GaP, une architecture originale de guides d’ondes double membrane, dits « TOP-GaP », a été développée, permettant une inversion de polarité cristalline dans le plan transversal des guides d’onde et un accord de phase modale très efficace. Ce concept a permis d’atteindre une efficacité de conversion record pour de la génération de seconde harmonique dans des guides d’onde de GaP de 3 000 %/W/cm². En parallèle, des guides d'onde nanométriques à base de ZnS polycristallin ont été réalisés.Ces guides d’onde ont montré une réponse non linéaire cohérente avec les simulations prenant en compte la désorientation cristalline. Un banc optique complet a été développé pour caractériser l'ensemble de ces structures, permettant la mesure des pertes optiques et la détection des signaux non linéaires. Ce travail contribue ainsi à l’essor de nouvelles plateformes photoniques pour la conversion de fréquences.