Hole–electron competition in photorefractive gratings

Strohkendl, F. P.; Jonathan, J.M.C.; Hellwarth, R. W.

doi:10.1364/ol.11.000312

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“…Its origin is still not identified. It can be due to the presence of an electronhole competition [7] that can reduce the amplitude of the space charge field, or the presence of a secondary defect [8] that cause the presence of an intensity dependent gain reduction coefficient (the gain is nevertheless intensity independent around the measurement intensity). The third possibility can be due to an imperfect poling of the sample [9] that can cause a reduction of the effective interaction length of the crystal.…”

Section: Orientation Dependence Of the Photorefractive Gain : Dementioning

confidence: 99%

“…These expression were initially established in the framework of a one defect -one carrier model [2], but it can be shown that they stay valid eventually with some minor arrangement with more complex charge transport models [7,8,16]. Using these expressions we determine the different experimental parameters that governs the efficiency of the photorefractive effect, and that are summarized in Table 3.…”

Section: Determination Of the Charge Transfer Modelmentioning

confidence: 99%

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Ba0.77Ca0.23TiO3 (BCT): a new photorefractive material to replace BaTiO3 in applications

2003

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The most popular photorefractive material BaTiO 3 suffers from a crippling defect when applications are considered : its phase transition around room temperature that can destroy its photorefractive characteristics, if not the crystal itself. Some years ago, University of Osnabrück We will present here some theoretical and experimental results that allow us to answer this question and that show that despite some differences in the photorefractive properties between BaTiO 3 and BCT, the new crystal is an extremely promising materials for photorefractive applications, such as phase conjugation or dynamic holographic intracavity laser mode selection. I. The photorefractive gainThe photorefractive performances of a photorefractive crystals are usually determined through a two beam coupling experiment and characterized by a photorefractive gain that writes as ( )(ê S .ê P )where λ o is the wavelength in vacuum, n the mean refractive index and (ê s .ê p ) is the scalar product of the polarization vectors of the beams. ( ) is the space charge field that depends on the grating spacing k r and on I the incident illumination on the crystal. In a new crystal such as BCT both quantities are a priori unknown and will have to be determined through photorefractive experiments.The main idea of this characterization is linked to the nature of the two quantities we want to determine. First, the effective electro-optic coefficient will be linked to the crystalline structure of the material, it will be dopant independent. Crystals grown with different doping conditions (as soon as they present photorefractive effect) will have similar orientation dependence of the gain.Second, for a given orientation, the grating spacing and intensity dependence of the photorefractive gain will be only dependent on the deep defects responsible for the photorefractive effect. Both problems are thus separable and, in a first approximation, we can deduce some information on the charge transport model valid for BCT without knowing the exact value of the electo-optic coefficients, and inversely, we can measure the effective electro-optic coefficient without knowing the nature of the defect involved in the space charge field. This nevertheless requires to perform some specific experiments that will be presented in the following. II. Two beam coupling energy transfer measurementThe basic and mostly used experiment for photorefractive crystal characterization is the two beam coupling energy transfer gain. The two beam coupling experimental set-up is presented in The parameters of the experiment (grating spacing, illumination, crystal orientation, polarization,…) are changed and the variation of the gain as a function of these parameters is measured. III. Orientation dependence of the photorefractive gain : determination of the electro-optic coefficientsTwo symmetrical beams forming an angle 2θ inside the material enter symmetrically the crystal, which then turns round the normal to the crystal (y-axis) (Figure 3) [4]. The angle of rotation is α. We start w...

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Section: Orientation Dependence Of the Photorefractive Gain : Dementioning

confidence: 99%

Section: Determination Of the Charge Transfer Modelmentioning

confidence: 99%

Ba0.77Ca0.23TiO3 (BCT): a new photorefractive material to replace BaTiO3 in applications

2003

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“…Toutefois, pour certains matériaux et pour certains types de dopants, des modèles de transports de charges plus complexes doivent être pris en compte, faisant par exemple intervenir les deux types de porteurs simultanément, émis à partir d'un seul [STR86] ou de plusieurs centres [TAY91, BAS94, DEL97B], des états excités des défauts profonds [DEL90] ou différents états de charge d'un même piège [HUO97]. Hormis dans le cas du modèle à deux types de porteurs émis à partir d'un seul piège, ces modèles deviennent rapidement complexes avec de nombreux paramètres inconnus.…”

Section: /20unclassified

Matériaux photoréfractifs

Delaye¹,

Roosen²

2003

Élaboration Et Caractérisation Des Cristaux Massifs Et en Couches Minces Pour l'Optique

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Résumé. Les matériaux photoréfractifs sont les matériaux parmi les plus utilisés dans les dispositifs basés sur l'holographie dynamique. De nombreuses applications utilisant ces matériaux sont développées et certaines ont maintenant débouché sur des dispositifs disponibles commercialement. Par ailleurs la recherche sur l'optimisation et l'augmentation des performances des matériaux photoréfractifs reste très active. Le but de cet article est de présenter les phénomènes et les équations à la base de l'effet photoréfractif. Les paramètres régissant l'effet photoréfractif et leurs liens avec les caractéristiques physiques du matériau sont décrits. Dans un second temps, les montages de bases qui permettent d'utiliser l'effet photoréfractif (diffraction et mélange à deux ondes) sont présentés en insistant sur leur utilisation pour la caractérisation des matériaux.Mots-clés. Effet photoréfractif, mélange d'ondes, holographie, transport de charges, optique non linéaire.Élaboration et caractérisation des cristaux massifs et en couches minces pour l'optique

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“…Si la photoconduction s'effectue par les trous, figure 2.b, le développement est identique. La dérivation des équations de base dans le cas d'une photoexcitation simultanée d'électrons et de trous à partir d'un même centre, figure 2.c, est similaire [26,27]. Un second modèle de transport par électrons et trous a été développé.…”

Section: éQuations Du Transport De Chargeunclassified

“…De même, la longueur de diffusion dépend de l'orientation du vecteur réseau. Pour les trous, les valeurs suivantes ont été mesurées [162] : pour£ r //c, L = 0,08 um ; pourrie, L = 0,32 p.m. (7.4) Des valeurs similaires ont été obtenues pour les longueurs de diffusion des électrons [26].…”

Section: Présentation Et Valeurs Des Paramètresunclassified

L'effet photoréfractif

Pauliat

Roosen

1998

l'Optique Non Linéaire Et Ses Matériaux

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Résumé : La souplesse d'emploi des matériaux photoréfractifs est un de leurs principaux attraits. Un même échantillon est sensible sur une plage de longueurs d'onde de plus de 100 nm avec des temps de réponse s'étageant de moins d'une nanoseconde à plus d'une seconde en fonction de la puissance optique mise en jeu. Cette richesse explique le succès de l'effet photoréfractif et aussi les centaines de publications annuelles sur ce sujet. De nombreux matériaux photoréfractifs aux caractéristiques très diverses sont disponibles commercialement. Bien qu'il ne soit pas possible de résumer ici l'ensemble de ces résultats, nous présentons les notions indispensables à la compréhension de ce phénomène nonlinéaire, à l'utilisation de ces matériaux, et au choix des échantillons. Nous n'abordons pas le vaste domaine des applications.

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Hole–electron competition in photorefractive gratings

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Ba0.77Ca0.23TiO3 (BCT): a new photorefractive material to replace BaTiO3 in applications

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Matériaux photoréfractifs

L'effet photoréfractif

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