Steeds kleinere en betere lasertoepassingen

(27-01-2022) Nicolas Poulvellarie deed in zijn doctoraat fundamenteel onderzoek waardoor in de toekomst lasers en microscopen nog verder kunnen geoptimaliseerd worden.

De niet-lineaire optica of fotonica houdt zich bezig met verschijnselen die optreden bij zodanig hoge lichtintensiteiten dat het voortplantingsmedium zich niet meer lineair gedraagt; het is te vergelijken met luidsprekers die een vervormd geluid geven als de versterker te hard wordt aangezet.

De laatste decennia is de niet-lineaire fotonica steeds meer in de belangstelling komen te staan. Dit is te danken aan de uitvinding van de laser. Lasers worden steeds kleiner ontwikkeld zodat ze ook geïntegreerd kunnen worden in bijvoorbeeld computers, men spreekt van geïntegreerde fotonica.

Ook de tweede- harmonische generatie is een onderwerp dat veel aandacht trekt in de fotonica en veel toepassingen kent zoals bijvoorbeeld lasers en microscopen”, vertelt Nicolas.

De tweede-harmonische generatie ( SHG , ook wel frequentieverdubbeling genoemd ) is een niet-lineair optisch proces waarbij twee fotonen met dezelfde frequentie een interactie aangaan met een niet-lineair materiaal (bv kwarts), worden "gecombineerd" en een nieuw foton genereren met tweemaal de energie van de initiële fotonen. Door deze techniek kan men bijvoorbeeld bij medische microscopen zaken zichtbaar maken die anders verborgen bleven.

In mijn doctoraat onderzocht ik deze interactie tussen fotonen en niet-lineaire III-V materialen. Het onderzoek had tot doel een beter begrip te krijgen van tweede- harmonische generatie in III-V geïntegreerde structuren. Dankzij mijn onderzoek kunnen lasers en microscopen in de toekomst verder geoptimaliseerd worden”, besluit Nicolas.

Lees een uitgebreidere samenvatting of het volledige doctoraat

-

Titel doctoraat: Tweede-harmonische generatie in III-V-geïntegreerde structuren

-

Contact:  Nicolas Poulvellarie, Bart Kuyken

Nicolas Poulvellarie studeerde in Frankrijk waar hij zijn ingenieursdiploma behaalde aan de "École nationale supérieure des sciences appliquées et de technologie de Lannion".

Hij begon te werken aan geïntegreerde structuren aan de ULB tijdens zijn masterproef. In die tijd ging de studie over derde orde niet-lineariteiten in silicium golfgeleiders. Meer specifiek ging het om de studie van het optische equivalent van waarnemingshorizonten. Uit dit werk is een publicatie voortgekomen in Physical Review Applied getiteld "Highly Nondegenerate Two-Photon Absorption in Silicon Wire Waveguides" waarvan Nicolas eerste auteur is.

Daarna begint hij aan een gezamenlijk doctoraat aan de ULB en de Universiteit Gent. Het doctoraat gaat over tweede orde niet-lineariteiten in III-V geïntegreerde structuren. Het verrichte onderzoek leidde tot verschillende publicaties. Twee als eerste auteur en één als co-auteur. De eerste die wordt gepubliceerd is getiteld "Second-harmonic generation enabled by longitudinal electric-field components in photonic wire waveguides" en is een experimenteel artikel gekoppeld aan een theoretisch artikel getiteld "Influence of longitudinal mode components on second harmonic generation in III-V-on-insulator nanowires" waarvan hij co-auteur is. Het laatste artikel dat wordt gepubliceerd is getiteld "Efficient type II second harmonic generation in an indium gallium phosphide on insulator wire waveguide aligned with a crystallographic axis" en is een verbinding tussen theorie en experimentele resultaten.

-

Redacteur: Jeroen Ongenae - Eindredactie: Ilse Vercruysse