Design and Implementation of Novel Nonlinear Processes in Bulk and Waveguide Periodic Structures

Les réseaux de télécommunication sont confrontés à une demande croissante de mettre en oeuvre une infrastructure de réseaux tout-optique pour permettre le déploiement à grande échelle de nouveaux services à haut débit triple jeu (i.e. IPTV, vidéo sur demande, voix sur IP). L'un des défis avec ces applications de diffusion vidéo, c'est que celle-ci sont beaucoup plus distribuées et de nature multi-points, contrairement aux réseaux traditionnels de communication point à point. Les composants électroniques à haut débit actuellement déployés dans les réseaux optiques sont incapables de gérer la demande sans précédent en bande passante pour la radiodiffusion en temps réel des sources multimédia. La solution réside essentiellement dans l'augmentation de la transparence des réseaux, i.e. en remplaçant l'électronique de traitement du signal à haute vitesse par des processeurs de signaux tout-optiques, capables d'effectuer des opérations telles que la commutation de longueurs d'onde, multiplexage en fréquence et en temps, la compression d'impulsions optiques, et ce, entièrement dans le domaine optique. Cette thèse vise à fournir une solution tout-optique pour la conversion de longueurs d'onde à large bande et la radiodiffusion sélective en longueur d'onde, desoutils essentiels des réseaux de communication optique, basé sur le principe du mélange d'ondes avec quasi-accord de phase dans les matériaux non linéaires. La technique de quasi-accord de phase (QPM) permet d'obtenir un accord de phase dans de longs cristaux en utilisant des structures (réseaux) de domaines inversés périodiquement, ce qui permet de faire varier le signe de la non-linéarité selon le domaine ; principe connu sous le nom de polarisation périodique du cristal. Il en résulte de nouveaux composants de fréquence à haute efficacité de conversion qui ont été mis en oeuvre avec succès pour divers procédés tels que la génération de seconde harmonique (SHG), la génération de somme fréquences (SFG) et la génération de différence de fréquences (DFG). Conventionnellement, les réseaux de communication optique ont une fenêtre de fonctionnement de ~35 nm centrée à 1,55 μm, connue sous le nom de bande C. La conversion de longueurs d'onde d'un signal d'entrée d'un canal dans la bande C à un canal de sortie également dans la bande C, a été démontrée dans des guides d'onde de niobate de lithium polarisé périodiquement (PPLN) par l'intermédiaire d'un procédé de mélange de différence de fréquences en cascade SHG/DFG et en cascade (c-) SFG/DFG. Bien que ces techniques aient été mises en oeuvre pour générer de la conversion de longueurs d'onde dans la bande C à l'aide de PPLN, le but de cette thèse est de surmonter certaines de leurs limites en proposant des améliorations dans la conception des réseaux de PPLN pour la conversion de longueur d'onde accordable et de l'émission flexible en longueur d'onde.