Étude et applications de l'effet photoréfractif dans les semi-conducteurs GaAs

Study and applications of the photorefractive effect in the gaas semi-conductor materials

• Auteur / Autrice : Béatrice Imbert
• Direction : Jean-Pierre Huignard
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Physique
• Date : Soutenance en 1988
• Etablissement(s) : Paris 11
• Partenaire(s) de recherche : Autre partenaire : Université de Paris-Sud. Faculté des sciences d'Orsay (Essonne)

Mots clés

Mots clés contrôlés

Semiconducteurs à l'arséniure de gallium

Effet photoréfractif

Mots clés libres

Cristal semi-isolant d'arséniure de gallium

Non linéarités optiques dans le proche infra-rouge

Conjugaison de phase (mélange à 4 ondes)

Amplification optique (mélange à 2 ondes)

Résumé

Les matériaux semiconducteurs d'arséniure de gallium sont bien adaptés pour des applications photoréfractives dans le domaine spectral du proche infra-rouge : l'illumination de ces matériaux Photoconducteurs par un éclairement modulé spatialement conduit à une redistribution spatiale de charges ; le champ électrique interne résultant de cette répartition de charges induit alors par effet élec tro-optique linéaire le réseau d' indice qui constitue un réseau de phase. L'étude théorique et expérimentale de la redistribution d'énergie qui accompagne la formation d'un hologramme de phase dans un cristal GaAs : Cr permet, pour des conditions d'enregistrement optimisées, l'amplification efficace d’une onde signal incidente. L'amplificateur optique GaAs : Cr est alors utilisé dans des applications telles que l'amplification cohérente d’images, les cavités auto­ induites et la conjugaison de phase avec gain.

The compound semiconductors such as GaAs are very suitable for photorefractive applications in the near infra-red spectral region. A spatially modulated light beam incident on such a photo-conducting material produces a spatial modulation of free charges which in turn generates a space-charge field in the volume of the material. Since these semiconductors are electro-optic, the space-charge field modifies the refractive index and gives rise to a phase grating. When a pump beam and a signal beam write a phase grating in a GaAs : Cr crystal, there is an exchange of energy between the beams and under optimal conditions of operation, the signal beam can be significantly amplified. The GaAs : Cr optical amplifier has found many applications, for example, coherent image amplification, self-oscillating cavities and phase conjugation with amplification.