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Ann. Phys. Fr.
Volume 29, Number 5, 2004
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Page(s) | 1 - 126 | |
DOI | https://doi.org/10.1051/anphys:2005004 | |
Published online | 15 September 2004 |
Exaltation de la génération de second harmonique dans les cristaux photoniques à base de nitrures
Enhancement of second harmonic generation in GaN photonic crystal slab
Groupe d'Étude des Semiconducteurs, CNRS UMR 5650, UM2, place E. Bataillon, 34095 Montpellier, France.
Actuellement au Laboratoire de Photonique et de Nanostructures, UPR 20,
route de Nozay, 91460 Marcoussis.
Les cristaux photoniques sont des structures artificielles dont la
modulation périodique de l'indice de réfraction permet d'exalter les
phénomènes non linéaires. Cet ouvrage 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
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.
Abstract
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 quasi-phase matching conditions: (i) the spatial
localisation of the electromagnetic fields and (ii) the realization of a
phase matching condition between resonant modes at 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.
© EDP Sciences, 2004