thesis

Simulation de l'effet photoréfractif dans le titanate de baryum à l'aide d'un modèle à plusieurs niveaux photo-excitables : application aux fortes modulations et aux régimes transitoires

Defense date:

Jan. 1, 1997

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Institution:

Dijon

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L'effet photoréfractif est très important dans le titanate de baryum (BaTiO#3) en raison de la forte valeur de ses coefficients électro-optiques. Une bonne compréhension de la modulation d'indice est nécessaire à l'utilisation optimale des cristaux. Pour interpréter les résultats mieux que les modèles existant puis étudier les fortes modulations ainsi que les régimes transitoires, un modèle est développé et résolu numériquement. Ce modèle comporte deux niveaux photo-excitables qui peuvent être liés ou indépendants et un niveau compensateur. Toutes les transitions entre les niveaux d'impuretés et les bandes de valence et de conduction ainsi que tous les mécanismes classiques de déplacement sont envisages. Un découpage en tranches suivant l'épaisseur du cristal permet de prendre en compte la variation de modulation due à la déplétion des faisceaux. Chaque tranche est divisée longitudinalement en cellules pour tenir compte de la périodicité de l'éclairement. En régime transitoire, le programme adapte le pas temporel en fonction des caractéristiques expérimentales. La validité des techniques de résolution est vérifiée en comparant les résultats numériques avec les solutions analytiques lorsque celles-ci sont accessibles. Les résultats numériques montrent que pour un taux de modulation initial faible, le coefficient d'amplification varie supralinéairement avec l'épaisseur du cristal alors que pour un taux initial élevé, le transfert d'énergie se fait essentiellement sur les premières tranches. Le modèle le plus probable pour BaTiO#3 est choisi en comparant les courbes expérimentales et numériques en faibles taux de modulation. Les ajustements, qui donnent de bons accords avec des paramètres vraisemblables, montrent qu'il faut deux niveaux photo-excitables dépendants. Les valeurs des charges relatives des ions des niveaux d'impuretés ne sont pas déterminantes. En utilisant le modèle défini précédemment, l'effet photoréfractif du titanate de baryum en forte modulation est simulé. Les allures générales des courbes sont semblables à celles qu'on observe en faibles taux de modulation. Cependant la variation du coefficient d'amplification avec l'angle d'incidence présente une dissymétrie et la saturation avec l'éclairement est plus lente que pour les faibles taux de modulation