Les verres présentant des propriétés optiques non linéaires importantes constituent des candidats pour des applications de commutation optique ou de propagation soliton. Les verres du système vitreux (1 - x) (0,05Na2B4O7 - 0,95NaPO3) (x TiO2 ou x Nb2O5) ou l' oxyde de titane ou de niobium, réputés non linéaires, sont introduits en fortes proportions sont élaborés et caractérisés du point de vue optique et thermique. Une étude comparative de ces verres borophosphates de titane ou de niobium avec des verres silicates de titane ou de niobium est entreprise. L'étude de l'évolution de l'environnement local de l' ion de transition, en fonction de sa concentration dans le verre et de la matrice vitreuse, est déduite de l'analyse des spectres d'absorption X et RAMAN. A partir de ces résultats structuraux et des grandeurs non linéaires, un modèle semi-empirique base sur une théorie de l'orbitale de liaison est proposé. Conjointement des calculs ab initio, confrontes a l'approche semi-empirique, sont menés dans le cas des verres de titane.

L' acces aux proprietes optiques non lineaires de materiaux tels que les verres mineraux ouvre de nouvelles perspectives dans le domaine du transport de l' information par fibre optique, voire dans celui de la commutation optique fonctionnant avec des temps de reponse tres brefs (domaine de la subpicoseconde). Concretement, leur potentialite peut etre estimee par une figure de merite F, expression d' un compromis qui doit etre trouve entre la necessite d' accroitre la vitesse et l' amplitude de changement d' indice de refraction et l' obligation d' attenuer la variation thermique de l' indice due a l' echauffement du materiau que provoque l' intensite du faisceau lumineux. Une analyse des criteres de choix des materiaux nous a conduit a centrer cette premiere etude sur des verres du systeme Na2O-TiO2-P2O5. Les resultats peuvent s' analyser en terme de reconnaissance des entites structurales se formant dans les verres et de performances obtenues sur le plan des non linearites optiques: l' analyse structurale des verres effectuee essentiellement par spectroscopie d' absorption des rayons X a conduit a l' identification des entites hyperpolarisables a l' origine des proprietes non lineaires, a savoir les groupements TiO5; les valeurs des indices non lineaires se situent un peu au-dessous de celles des verres contenant des ions lourds. En revanche, l' absence de tels constituants a permis d' accroitre considerablement les facteurs de merite. De ce point de vue, ces phosphates se placent sans doute en tete par rapport a tous les resultats publies a ce jour. Enfin, la pertinence des valeurs experimentales des indices lineaires et non lineaires a pu etre mise en evidence par une tentative de modelisation. Cette approche repose sur le modele de M. E. Lines qui a decrit la reponse electronique d' un cristal sous l' effet d' une perturbation electromagnetique en terme de processus interionique par une analyse de la liaison anion-cation.