effet photoréfractif et effet Pockels

[inviteefb6206a]

Bonjour,
Je cherche à comprendre ces 2 effets juste assez pour pouvoir en expliquer le principe (c'est pour parler des disques optiques holographiques). J'ai fait quelques recherches, mais je ne suis pas sur de bien comprendre, et il me reste quelques questions.

Ce que j'ai compris de l'effet photoréfractif:
Dans certains matériaux dont la bande interdite est comprise entre la bande de conduction et la bande de valence, un faisceau lumineux permet de faire passer des électrons fixes de la bande interdite vers la bande de valence, qui vont pouvoir circuler, puis retomber ds la bande de valence par principe de recombinaison.
Cela crée alors un champ électrique, qui modifie l'indice optique par effet Pockels.

Est-ce bien ca?
Qu'est-ce que le principe de recombinaison? qu'est-ce qui pousse les électrons à retomber? Simplement une recherche de stabilité?

A propos de l'effet Pockels:
Il s'agirait de dire que la variation d'indice optique est proportionnelle à l'amplitude du champ E.
Est-ce bien ca? Et surtout, est-ce d'origine expérimentale ou théorique? Dans ce cas, comment le prouver ou le mettre en évidence.

Merci..
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[invite7ce6aa19]

Ce que j'ai compris de l'effet photoréfractif:
Dans certains matériaux dont la bande interdite est comprise entre la bande de conduction et la bande de valence, un faisceau lumineux permet de faire passer des électrons fixes de la bande interdite vers la bande de valence, qui vont pouvoir circuler, puis retomber ds la bande de valence par principe de recombinaison.

¨Pour avoir un effet photoréfractif il faut:

1- Du point de vue du matériau

a) Structure de bandes: bande de valence occupée, bande de conduction vide.

b) Un centre d'impureté profond dont le niveau est loin des bandes (vaguement au milieu). Ce centre peut-être non occupé, partiellement occupé ou totalement occupé..

2- Du point de vue optique

Un éclairement inhomogène (typiquement une figure d'interférence) cohérent dont la longueur d'onde permet des transitions optiques entre le niveau profond et au moins 1 bande mais dont la longueur d'onde est telle que les transitions entre bandes soient impossibles.

3- Le matériau doit exiber un effet Pockels.


Comment marche l'efet photoréfractif:

La lumière homogène excite les électrons du centre profond vers la bande de conduction (ceci dans les zones éclairées) et les électrons excités dans la bande de conduction retombent sur les niveaux profonds (dans les zones sombres).

On a donc une répartition ihomogène de charges électriques sur les centres profonds qui est la "copie" de l'éclairement inhomogène.

Ce champ électrique inhomogène que l'on peut supposer périodique (parceque l'éclairement est une figure d' interférence) se transforme en un réseau d'indice grace a l"effet Pockels.

c'est ainisi que tu as gravé un réseau holographique.

Cela crée alors un champ électrique, qui modifie l'indice optique par effet Pockels.

Oui

Qu'est-ce que le principe de recombinaison? qu'est-ce qui pousse les électrons à retomber? Simplement une recherche de stabilité?

Parce que les électrons dans la bande de conduction sont hors d'équilibre thermodynamique locale et donc se recombinent sur les centres profonds.

A propos de l'effet Pockels:
Il s'agirait de dire que la variation d'indice optique est proportionnelle à l'amplitude du champ E.

OUi

Est-ce bien ca? Et surtout, est-ce d'origine expérimentale ou théorique? Dans ce cas, comment le prouver ou le mettre en évidence.
Merci..

Les deux, théorie et expérience se rejoignent.

Un indice optique d'un matériau est fondamentalement déterminé par la structure de bandes. Si tu modifies la structure de bandes alors tu modifie l' indice optique. C'est là l'effet Pockels.

[inviteefb6206a]

Bonjour,
Merci beaucoup c'est réellement ce que je voulais savoir.

Il est donc tout à fait logique que les électrons, passés dans la bande de conduction par excitation au niveau des zones éclairées, se recombinent une fois arrivés "au-dessus" d'un "trou" au niveau d'une zone sombre puisqu'il n'y a plus d'énergie apportée, et qu'ils sont hors équilibre?

Puisque vous expliquez si bien, je me permet de continuer

Je m'intéresse aux mémoires holographiques, et notamment à faire l'analogie entre l'hologramme fait à la main avec un interférometre et un film photosensible, et l'impression de l'hologramme dans le cristal photoréfractif dans la mémoire holographique.
Par ce qui a été dit au-dessus, nous avons donc, localement, modifié l'indice optique du cristal.
Est-ce ceci qui permet de restituer l'image? Je veux dire: en envoyant un faisceau lumineux bien choisi au bon endroit, les déviations de la lumière permettront d'avoir la figure d'interférence imprimée en sortie?

Mais comment alors enregistrer sur le volume? Comment faire en sorte de pouvoir enregistrer en une zone précise du volume sans pour autant détruire les hologrammes déja enregistrés, puisque éclairer le cristal par un faisceau uniforme engendrerai une redistribution aléatoire des électrons dans la bande profonde, et donc une destruction du champ créé?

Merci.

[invite7ce6aa19]

Bonjour,
Merci beaucoup c'est réellement ce que je voulais savoir.

Il est donc tout à fait logique que les électrons, passés dans la bande de conduction par excitation au niveau des zones éclairées, se recombinent une fois arrivés "au-dessus" d'un "trou" au niveau d'une zone sombre puisqu'il n'y a plus d'énergie apportée, et qu'ils sont hors équilibre?

Puisque vous expliquez si bien, je me permet de continuer

Merci, pour les compliments.

Je m'intéresse aux mémoires holographiques, et notamment à faire l'analogie entre l'hologramme fait à la main avec un interférometre et un film photosensible, et l'impression de l'hologramme dans le cristal photoréfractif dans la mémoire holographique.
Par ce qui a été dit au-dessus, nous avons donc, localement, modifié l'indice optique du cristal.

La modification de l'indice n'est pas locale, elle est répartie.

Est-ce ceci qui permet de restituer l'image? Je veux dire: en envoyant un faisceau lumineux bien choisi au bon endroit, les déviations de la lumière permettront d'avoir la figure d'interférence imprimée en sortie?

Tu pourras lire effectivement ton hologramme en envoyant un faisceau laser peut intense puisque celui-ci diffractera sur le réseau que tu auras créer.

Mais comment alors enregistrer sur le volume? Comment faire en sorte de pouvoir enregistrer en une zone précise du volume sans pour autant détruire les hologrammes déja enregistrés, puisque éclairer le cristal par un faisceau uniforme engendrerai une redistribution aléatoire des électrons dans la bande profonde, et donc une destruction du champ créé?

L'enregistrement de l'hologramme est réparti partout dans le cristal et non pas localement.

Il faut comprendre que le codage d'une image est associé à la direction d'un vecteur d'onde k qui est l'analogue temporel d'une porteuse. Quand tu recois une image de télévision analogique c'est en fait une modulation autour d'une fréquence élevée par exemple 300 Mhz. La modulation autour de cette fréquence faisant 10MHz. pour envoyer une deuxième image on prend une porteuse de 280 Hz que l'on module. C'est ainsi que tu peux recevoir plusieurs chaines analogiques.

Dans le cadre de l'holographie ce qui joue le role de porteuses ce sont les directions du vecteur k. 2 vecteurs k1 et k2 jouent le même rôle que les 2 fréquences précedentes de 280 MHz et 300 Mhz.

Donc pour sélectionner une image précise il faut choisir la bonne porteuse spatiale cad le bon vecteur k.

En fait le faisceau qui lit une image efface un petit peu les autres images car il y a des interactions non linéaires entre les images. En absence d'effets non linéaires tout se passerait bien.

[A voir en vidéo sur Futura]

[inviteefb6206a]

Donc pour sélectionner une image précise il faut choisir la bonne porteuse spatiale cad le bon vecteur k.

Si je comprends bien, c'est en choisissant la bonne incidence lors de la lecture que le faisceau en sortie du cristal sera celui qui avait été enregistré avec le meme vecteur k?
Mais plus le cristal est large, plus la plage de directions est importante, d'où l'utilisation d'un support en volume?

De plus, vous avez souligné "direction du vecteur k": la norme n'entre-t-elle pas aussi en jeu puisqu'elle est fonction de la longueur d'onde?
Et enfin, est-il donc possible d'enregistrer des hologrammes dont le vecteur k a meme direction, mais dont la longueur d'onde n'est pas la même?

Alors que comprendre ce qu'il se passe lorsqu'on restitue un hologramme fait main me parait simple, comprendre ce qu'il se passe vraiment au niveau du cristal lors de la restitution me paraît presque insurmontable!

Merci encore