Micro et nano structuration duniobate de lithium

Marc De Micheli

LPMC Nice

Plan

FabricationEchange protonique (structuration du χ1)

Inversion de domaines (structuration du χ2)

Superposition

Fabrication

Boules Wafers

Le n

ioba

te d

e lit

hium

La mailleLe

nio

bate

de

lithi

um

O

+ C

Ps

Nb

Li

+ C

Li

PsNb

T > 1142°CT < 1142°C

Les tenseurs

Electro-optique Piezo électrique Élasto-optique Acousto-optique Non linéaire

Le n

ioba

te d

e lit

hium

Structuration de l'indice (χ1)

Echange protonique

Echange protonique

Echange Température Composition Durée

Recuit Température Durée

Bain

200 < T < 300 °C

■ Echange inverse◆ Température◆ Composition◆ Durée

Masque taper 1

Masque Taper 2

Echange protonique

+ C Li

NbO

H

LiNbO3 + xH+! HxLi1"xNbO3 + xLi

+

Echange protonique

PEδne

Profondeur0

0.1APE

Hybrides

Comparaison

Echange protonique

LiNbO3 + xH+! HxLi1"xNbO3 + xLi

+

δne

0

0.05

0.1

0.15

0.2

0 1 2 3 4 5 6

ε33 . 103

PE3

Echange + recuitEchange Direct

α

κ1

β1κ2 β2

β3

β4

PEAPE

Mesure du coefficient non linéaire

Principe

LaserYAG

Ge PM

ω 2ω

Cale piézo-électrique

Substrat

guide

Guide PE

1

2

0

0,5

1

0 5 10 15 20Depth (µm)

Sign

al (a

.u.)

2,2

2,25

2,3

2,35

Inde

x

1

2

IR

SH

δne

Guide APE, 1 seul recuit

0

0,5

1

0 5 10 15 20 25depth (µm)

Sign

al (a

.u.)

2,2

2,25

2,3

2,35

Infrared

SH

dne

Inde

x

Guide SPE

0

0,5

1

0 5 10 15 20 25 30Depth (µm)

Sign

al (a

.u.)

2,2

2,25

2,3

2,35

Inde

x

SHIR

δne

Inversion de domaine (Poling)

Structuration du χ2

Fabrication of PPLN samples by e-field poling

z

x

y

Z-cut LiNbO3sample

Mask

E

Poling setup

Shape of deposited mask

Area where the polarizationwill be flipped

7µm period PPLN sample (duty cycle 65% et 35%)

Poling periodΛ = 7µm

×500 optical image after10 min. HF attack

Poling periodΛ = 7µm

×500 dark fieldoptical image

7µm period PPLN sample (duty cycle 65% et 35%)

Superposition

Domaines

waveguide

z

x

θ

Domaines

APE

PE