Optical roperties of some Nonlinear Optical Materials

Abstract

Cette étude explore les caractéristiques optiques linéaires et non linéaires de l'oxyde d'étain non dopé et dopé au cobalt. Nous discutons initialement de la propagation des ondes électromagnétiques dans le vide et divers milieux, en mettant l'accent sur la réponse du matériau aux champs électromagnétiques externes. En utilisant le modèle d'oscillateur dipolaire, nous établissons les relations de Kramers-Kronig, ac- quérant une compréhension approfondie de la susceptibilité optique linéaire dans le domaine fréquentiel. Ensuite, nous étudions les processus optiques non linéaires du deuxième et du troisième ordre en utilisant le modèle d'oscillateur dipolaire. Après cet examen théorique, des films minces d'oxyde d'étain dopé au cobalt sont fab- riqués par pyrolyse par pulvérisation, avec des niveaux de dopage en cobalt allant de (0-5 % at. Co/Sn). L'analyse par diffraction des rayons X révèle une structure cristalline tétragonale conforme au type rutile, notamment dans le plan (211). La spectroscopie linéaire dans la plage de 300 à 900 nm montre une énergie de bande interdite directe entre 3.74 et 3.79 eV et une énergie d'Urbach dans la plage de 0.64 à 1.1 eV. L'estimation de l'indice de réfraction non linéaire n2 et de la susceptibil- ité non linéaire du troisième ordre (x(3) (w)) est réalisée grâce à l'effet auto-Kerr. Les résultats démontrent une susceptibilité non linéaire dépendante de l'énergie des photons. Le modèle de Sheik-Bahae illustre que l'indice de réfraction non linéaire (NRI), n2 = 6,91 × 10-8 cm2/W, et le coefficient d'absorption à deux photons (TPA), B=3.63 cm/W, ont des valeurs élevées. في هذا العمل درسنا الخصائص الضوئية الخطية وغير الخطية لأكسيد القصدير المطعم وغير المطعم بالكوبالت. حيث تم أولا دراسة انتشار الأمواج في الفراغ و المادة و التطرق لأهم المقادير الفيزيائية المهمة, وركزنا الدراسة على استجابة المادة للحقول الكهرومغناطيسية الخارجية بالاستخدام نموذج ثنائي القطب المهتز الذي يوضح علاقات كرامر و كرونش التي عرفنا من خلالها صيغة الاستجابة الكهربائية الضوئية للمادة في فضاء التواترات. ثم تعرفنا على عمليات مختلفة من الاستجابة غير الخطية للمادة من الرتبة الثانية و الثالثة في فضاء التواترات. بعد هذه الدراسة النظرية تم تحضير شرائح أكسيد القصدير المطعم بالكوبالت من (at. Con (5-0) انعراج السينية بين أن للشرائح بنية من نوع روتيل مع اتجاه نمو تفظيلي (211). أما الخصائص الضوئية حددت بمطيافية UV-VIS في المجال nm 900 - 300 حيث كان العرض الطاقوي للحزمة الممنوعة يتراوح بين 3.74 إلى eV 3.79 وطاقة أورباخ تتراوح بين 0.64 إلى eV 1.1. كما تم رسم منحنى تغيرات كل من قرينة الانكسار غير الخطية 2 و الاستجابة غير الخطية من الرتبة الثالثة ((x ((w ) بدلالة طاقة الفوتونات اعتمادا على (kerr sefl effect). وبين نموذج (Sheik-Bahae) أن هذه المادة لديها معامل امتصاص غير خطي (B = 3.63 cm/W (TPA وقرينة انكسار غير خطية (cm-2/) (NRT 10-8 × 6.91 = 2) عاليتين في المجال المرئي. الكلمات المفتاحية: أكسيد القصدير نموذج ثنائي القطب المهتز معامل الامتصاص غير الخطي; قرينة الانكسار غير الخطية الاستجابة الضوئية غير الخطية.