Óptica no LinealVerano 2004 EFECTO FOTO-REFRACTIVO.
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Óptica no Lineal Verano 2004 EFECTO FOTO-REFRACTIVO
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Óptica no Lineal Verano 2004
EFECTO FOTO-REFRACTIVO
Efecto Fotorefractivo
Óptica no Lineal Verano 2004
- INTRODUCCIÓN
- DESCRIPCIÓN DEL EFECTO FOTOREFRACTIVO
- MATERIALES FOTEREFRACTIVOS
- APLICACIONES
Efecto Fotorefractivo
Óptica no Lineal Verano 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 Lineal Verano 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 Lineal Verano 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.
)()()( xINNSxG DD
es el número de densidad de donadores ionizados
DN
DN
es el número de densidad de donadores
S Cte. Conocida como fotoionización a través de la sección
Efecto Fotorefractivo
Óptica no Lineal Verano 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 Lineal Verano 2004
RECOMBINACIÓN
Los electrones se recombinan R(x), en proporción al número de densidad de los donadores ionizados tal que:
DR NxnxR )()( En equilibrio la razón de recombinación es igual a la razón de fotoionización R(x) = G(x), de tal manera que:
DRDD NxnNNxsI )())(( De lo cual:
)()( xIN
NNSxn
D
DD
R
- - - - - - - - -
+ + + + + + + +
- - - - - - - - -
+ + + + + + + +
+ + + + + + + +
- - - - - - - - -
Como resultado se forma una distribución no uniforme espacio - carga
Efecto Fotorefractivo
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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.
x
nB
d
d
xne
TKxE
)(
1)(
Efecto Fotorefractivo
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ÍNDICE DE REFRACCIÓN
El material es electroptico, el campo eléctrico E(x) modifica el índice de refracción:
)(2
1)( 3 xrEnxn
La relación entre la intensidad incidente (x) y el cambio del índice n(x) es asumiendo que la razón: es constante e independiente en x1
DD NN
dx
dI
xI
i
e
TKrnxn B
)(2
1)( 3
En este caso n(x) es proporcional a (x), y esta ec. describe al material como un dispositivo de almacenaje.
Efecto Fotorefractivo
Óptica no Lineal Verano 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
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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
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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
