Nonlinear optical properties of TeO 2 crystalline phases from first principles

We have computed second and third nonlinear optical susceptibilities of two crystalline bulk tellurium oxide polymorphs: α -TeO 2 (the most stable crystalline bulk phase) and γ -TeO 2 (the crystalline phase that ressembles the more to the glass phase). Third-order nonlinear susceptibilities of the crystalline phases are two orders of magnitude larger than α -SiO 2 cristoballite, thus extending the experimental observations on glasses to the case of crystalline compounds. While the electronic lone pairs of Te contribute to those large values, a full explanation of the anisotropy of the third-order susceptibility tensor requires a detailed analysis of the structure, in particular, the presence of helical chains, that seems to be linked to cooperative nonlocal polarizabilty effects

Propriétés optiques non-linéaires de composés métastables du système TeO2 - Bi2O3 (apports de la chimie quantique)

Ce travail porte sur l étude des propriétés optiques non-linéaires des phases métastables orthorhombiques dans la partie riche en TeO2 du système TeO2 - Bi2O3. Après une étude structurale de ces phases, nous nous sommes intéressés à leurs propriétés optiques non-linéaires (ONL) du 2nd ordre en effectuant des mesures expérimentales de génération de seconde harmonique (GSH). Une variation surprenante de l intensité de GSH de ces phases avec la composition a été observée. Afin d en expliquer l origine, la susceptibilité ONL de 2nd ordre de ces phases a été calculée en appliquant une méthode, préalablement validée, basée sur la théorie de la fonctionnelle de la densité (DFT). Cette méthode a aussi été appliquée aux polymorphes a et g de TeO2 et à la cristobalite SiO2 et a permis de mettre en évidence des relations entre les propriétés ONL du 3me ordre des tellurites et leurs arrangements structuraux (les entités, leurs enchaînements, la paire libre de l atome Te).This work consisted in the study of non-linear optical properties of orthorhombic metastable phases in the TeO2 rich part of the TeO2 - Bi2O phase diagram. After characterizing the structure of these phases, we focused on the study of their 2nd order non-linear optical properties (NLO) by performing second harmonic generation (SHG) experimental measurements. A surprising variation of the SHG efficiency with TeO2 rate was noted. In order to explain it, the 2nd NLO susceptibility for each TeO2 rate was calculated by applying a theoretical method based on the density functional theory (DFT). Such model was first validated. This method was also applied to a and g TeO2 crystalline phases and cristobalite SiO2. We evidenced some relationships between the 3rd order NLO properties of tellurites and their structural arrangements (entities connection, tellurium lone pair).LIMOGES-BU Sciences (870852109) / SudocSudocFranceF