L'optique non linéaire et ses matériaux

? Les cristaux photoréfractifs inorganiques restent la référence pour les matériaux non linéaires fonctionnant à faible illumination. Ils sont disponibles dans une gamme de longueurs d'onde s'étendant du proche ultraviolet au proche infrarouge. La diversité de leurs caractéristiques et leur robustesse en font des acteurs essentiels dans le développement actuel des fonctions de l'optique non linéaire.

? Les composants organiques occupent une place croissante. Les polymères peuvent constituer, à faible coût, des matériaux photoréfractifs performants, permettant d'obtenir de fortes efficacités de diffraction et de forts couplages entre faisceaux lumineux, dans des dispositifs d'holographie dynamique. Solides organiques, mais aussi cristaux et verres organiques, cristaux liquides, etc. sont d'autres exemples de nouveaux matériaux étudiés.

Les fonctions de l'optique non linéaire s'étendent du mélange de fréquences et à ses applications dans les lasers et les oscillateurs optiques paramétriques, au traitement de l'information par manipulation de faisceaux et d'images, en passant par toutes les applications de l'interférométrie et de l'holographie dynamique. Elles concerneront aussi bien les applications en propagation guidée, qu'en propagation libre.

Cette école s'est tenue à La Londe Les Maures (Var) du 29 juin au 11 juillet 1998. Elle y a réuni près de 25 stagiaires autour des formateurs et organisateurs. Outre des sessions scientifiques animées pour lesquelles nous remercions ici tous les participants, chacun a apprécié la qualité et la convivialité des échanges. Que tous les intervenants soient ici remerciés pour la qualité de leurs exposés et tout particulièrement ceux qui ont pu mener à terme le long travail de rédaction des chapitres qui constituent ce volume.

Cette école a été tout particulièrement marquée par une personnalité hors du commun qui nous manque aujourd'hui. Richard Planet avait accepté la tâche redoutable d'initier des non­ spécialistes à la compréhension des propriétés optiques linéaires et non linéaires des hétérostructures de semi-conducteurs. Il a préparé ce cours avec l'acharnement que nous lui connaissions dans toutes ses actions. Malgré les souffrances qu'il endurait déjà, il nous a donné à tous une leçon de courage et de passion, oubliant sa douleur au fur et à mesure qu'il se laissait prendre par son exposé. Nous lui dédions ce recueil. Cette école d'été a, sans conteste, été la sienne.

Résumé: Je pense, dans ce chapitre, présenter l'essentiel de ce qu'un opticien doit savoir pour utiliser à bon escient les <> semi-conducteurs, avant d'approfondir son propre sujet. Il est donc d'abord question des propriétés optiques linéaires, secondairement de diverses causes possibles de non-linéarités. Enfin, je n'oublie pas qu'aujourd'hui, chacun doit avoir présent à l'esprit la possibilité de réaliser, souvent à la demande, des hétérostructures de basse dimensionnalité. Les plus courantes aujourd'hui restent les structures bidimensionnelles, que je présente plus en détail. Beaucoup sont facilement réalisables; de plus elles représentent encore l'optimum de ce qu'il est possible de faire en matière de<< génie des hétérostructures >>.Les structures à zéro dimension font l'objet, sur un exemple particulier, d'un chapitre différent dans ce livre.

Les semi-conducteurs ne sont pas avant tout des matériaux pour l'optique. On les définit d'abord, dans le vaste domaine de la physique des solides, par leur conductivité, intermédiaire entre celle des métaux et des isolants ; et surtout par sa dépendance en température, la conductivité étant thermiquement activée. Au plan des applications, c'est d'abord d'électronique qu'il s'agit. On pourra, pour s'en convaincre, compter le nombre de pages consacrées aux propriétés optiques des semi-conducteurs dans des livres de physique des solides classiques de niveau 3ième cycle (Kittel [1], Ashcroft-Mermin [2]), ou même dans un livre plus centré sur la physique des semi-conducteurs et des composants (Mathieu [3]).