Óptica no LinealVerano 2004 EFECTO FOTO-REFRACTIVO

Efecto Fotorefractivo Óptica no LinealVerano INTRODUCCIÓN - DESCRIPCIÓN DEL EFECTO FOTOREFRACTIVO - MATERIALES FOTEREFRACTIVOS - APLICACIONES

Efecto Fotorefractivo Óptica no LinealVerano 2004 INTRODUCCIÓN Para la óptica no lineal fotorefractiva, el efecto fotorefractivo es un fenómeno en el cual el índice de refracción cambia por la variación de la intensidad de la luz. La óptica no lineal es el estudios de la interacción de la luz en la materia y es llamada óptica no lineal por que la materia no responde linealmente a la amplitud del campo eléctrico. Este fenómeno fue descubierto cuando se estaban haciendo estudios de transmisión láser a través de un cristal electroptico, en donde se distorsionaba el frente de onda del haz transmitido Se le denominó como “daño óptico”

Efecto Fotorefractivo Óptica no LinealVerano 2004 DESCRIPCIÓN DEL EFECTO FOTOREFRACTIVO Luz no uniforme  (x) Se asume que el medio foto refractivo contiene cierto tipo de impurezas o imperfecciones  n(x)

Efecto Fotorefractivo Óptica no LinealVerano 2004 FOTOIONIZACIÓN -La absorción de un fotón, produce un electrón donador en la banda de conducción - La razón de fotoionización G(x) es proporcional a la intensidad óptica y a la densidad de donadores no ionizados. es el número de densidad de donadores ionizados es el número de densidad de donadores Cte. Conocida como fotoionización a través de la sección

Efecto Fotorefractivo Óptica no LinealVerano 2004 DIFUSIÓN Debido a que  (x) no es uniforme, la densidad de electrones excitados n(x) es además no uniforme Como resultado los electrones se difunden de un lugar de alta concentración a un lugar de baja concentración

Efecto Fotorefractivo Óptica no LinealVerano 2004 RECOMBINACIÓN Los electrones se recombinan R(x), en proporción al número de densidad de los donadores ionizados tal que: En equilibrio la razón de recombinación es igual a la razón de fotoionización R(x) = G(x), de tal manera que: De lo cual: Como resultado se forma una distribución no uniforme espacio - carga

Efecto Fotorefractivo Óptica no LinealVerano 2004 CAMPO ELÉCTRICO El espacio – carga genera un campo eléctrico dependiente de la posición E(x). En estado estable, la corriente y difusión dela densidad de corriente eléctrica es igual en magnitud y signo opuesto.

Efecto Fotorefractivo Óptica no LinealVerano 2004 ÍNDICE DE REFRACCIÓN El material es electroptico, el campo eléctrico E(x) modifica el índice de refracción: La relación entre la intensidad incidente  (x) y el cambio del índice  n(x) es asumiendo que la razón: es constante e independiente en x En este caso n(x) es proporcional a  (x), y esta ec. describe al material como un dispositivo de almacenaje.

Efecto Fotorefractivo Óptica no LinealVerano 2004 MATERIALES FOTEREFRACTIVOS Los materiales fotorefractivos están definidos como materiales electro ópticos, en los cuales su índice cambia por foto inducción, creándose campos espacio-carga por medio del efecto electro óptico Las cualidades para elegir un material electro óptico para aplicaciones fotorefractivas son : - Sensitividad fotorefractiva - Rango dinámico (máximo cambio en el índice de refracción) - Cambio de fase entre el índice y la distribución de la intensidad - Grabado fotorefractivo y tiempo de borrado - Dependencia de la frecuencia espacial - Dependencia del campo eléctrico - Longitud de onda del láser para inducir el cambio en el índice de refracción - Razón señal – ruido - Temperatura de operación del lugar donde se realiza el experimento

Efecto Fotorefractivo Óptica no LinealVerano 2004 APLICACIONES - Grabado de hologramas en tiempo real (mexcal de dos ondas) - Amplificación de una imagen usando mezcla de dos ondas en cristales fotorefractivos. - Amplificación espacial - Moduladores de luz espaciales fotorefractivos (SML) - Detectores - etc.

Efecto Fotorefractivo Óptica no LinealVerano 2004 REFERENCIAS -Pochi Yeh, “Introduction to photorefractives Nonlinear Optics”, John Wiley and Sons. - Fundamentals Photonics, Saleh, John Wiley and Sons. - Photorefractive Materials and their Applications I, II, Topics in Applied Physics, Springer Verlag