L 'effet photoréfractif
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l'effet photovoltaïque [126]. Ces montages sont composés d'une cavité en anneau qui peut être
stabilisée par des lentilles. Une telle cavité est décrite sur la figure 24 issue de la référence
[124].
diaphragme
KNbO3 7'
A A a k
faisceau ompe de
!gk O O temps (ms)
.- i .
;
s o
a m
Figure 24 : Cavité en anneau avec gain photoréfractif, d'après [124]. L'évolution temporelle du faisceau qui
oscille ainsi que sa section sont montrées en bas de la figure. Le diaphragme est ouvert à t=O.
La lentille sert à stabiliser la cavité et le diaphragme à sélectionner les modes
transverses. Le cristal de niobate de potassium (réduit pour diminuer les constantes de temps)
est orienté de telle sorte qu'il y ait un transfert d'énergie par mélange à deux ondes entre le
faisceau de pompe et le faisceau qui oscille dans la cavité. La réflexion sur une des faces du
cristal (14% de réflectivité) permet d'extraire une partie du faisceau de la cavité pour
l'observer. Le faisceau de pompe polarisé dans le plan d'incidence est issu dun laser Argon
monomode longitudinal et émettant à la longueur d'onde de 514 nm. Son intensité sur le
cristal est de 2,6 W/cm2. L'absorption du cristal de longueur d'interaction 1 = 2,3 mm vaut
a = 1,25 cm-'. Le gain photoréfractif entre le faisceau de pompe et le faisceau qui oscille est
de r = 3,4 cm-' si ces deux faisceaux sont de même fréquence.
On ouvre le diaphragme à t = O . Après un temps de latence de l'ordre de 5 ms un
faisceau avec une structure modale émerge du bruit. I1 atteint son maximum environ 5 ms
plus tard. Cette caractéristique temporelle est commune à tous les oscillateurs photoréfractif.
Le temps de latence est fonction du recouvrement entre la quantité de lumière diffusée par les
imperfections du matériau et le mode qui va se mettre à osciller. Avant de saturer, le signal
évolue à partir de cette lumière diffusée de façon exponentielle avec une constante de temps
qui est proportionnelle à la constante de temps photoréfractive et qui dépend des pertes dans
la cavité et du gain photoréfractif. Lorsque le gain est égal aux pertes cette constante de temps
devient infinie et le système ne démarre plus. Elle diminue lorsque le gain augmente ou que
les pertes diminuent. Elle peut même devenir plus courte que le temps de réponse z, de l'effet
photoréfractif [ 1271.
5.5.2 Analyse mathématique
Pour qu'un faisceau puisse osciller, il faut bien entendu que le gain soit supérieur aux pertes.
Cependant le gain fourni par le cristal photoréfractif dépend de la différence de fréquences
entre le faisceau qui oscille et le faisceau de pompe. Pour trouver la valeur du gain, nous
pouvons reprendre l'analyse que nous avions faite pour calculer le gain avec intensification
par un réseau mobile (paragraphe 5.3.2). Nous définissons un gain photoréfractif dans ce
régime périodique en remplaçant E, dans l'expression du gain (5.9) par la solution périodique
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l'effet photovoltaïque [126]. Ces montages sont composés d'une cavité en anneau qui peut être
stabilisée par des lentilles. Une telle cavité est décrite sur la figure 24 issue de la référence
[124].
diaphragme
KNbO3 7'
A A a k
faisceau ompe de
!gk O O temps (ms)
.- i .
;
s o
a m
Figure 24 : Cavité en anneau avec gain photoréfractif, d'après [124]. L'évolution temporelle du faisceau qui
oscille ainsi que sa section sont montrées en bas de la figure. Le diaphragme est ouvert à t=O.
La lentille sert à stabiliser la cavité et le diaphragme à sélectionner les modes
transverses. Le cristal de niobate de potassium (réduit pour diminuer les constantes de temps)
est orienté de telle sorte qu'il y ait un transfert d'énergie par mélange à deux ondes entre le
faisceau de pompe et le faisceau qui oscille dans la cavité. La réflexion sur une des faces du
cristal (14% de réflectivité) permet d'extraire une partie du faisceau de la cavité pour
l'observer. Le faisceau de pompe polarisé dans le plan d'incidence est issu dun laser Argon
monomode longitudinal et émettant à la longueur d'onde de 514 nm. Son intensité sur le
cristal est de 2,6 W/cm2. L'absorption du cristal de longueur d'interaction 1 = 2,3 mm vaut
a = 1,25 cm-'. Le gain photoréfractif entre le faisceau de pompe et le faisceau qui oscille est
de r = 3,4 cm-' si ces deux faisceaux sont de même fréquence.
On ouvre le diaphragme à t = O . Après un temps de latence de l'ordre de 5 ms un
faisceau avec une structure modale émerge du bruit. I1 atteint son maximum environ 5 ms
plus tard. Cette caractéristique temporelle est commune à tous les oscillateurs photoréfractif.
Le temps de latence est fonction du recouvrement entre la quantité de lumière diffusée par les
imperfections du matériau et le mode qui va se mettre à osciller. Avant de saturer, le signal
évolue à partir de cette lumière diffusée de façon exponentielle avec une constante de temps
qui est proportionnelle à la constante de temps photoréfractive et qui dépend des pertes dans
la cavité et du gain photoréfractif. Lorsque le gain est égal aux pertes cette constante de temps
devient infinie et le système ne démarre plus. Elle diminue lorsque le gain augmente ou que
les pertes diminuent. Elle peut même devenir plus courte que le temps de réponse z, de l'effet
photoréfractif [ 1271.
5.5.2 Analyse mathématique
Pour qu'un faisceau puisse osciller, il faut bien entendu que le gain soit supérieur aux pertes.
Cependant le gain fourni par le cristal photoréfractif dépend de la différence de fréquences
entre le faisceau qui oscille et le faisceau de pompe. Pour trouver la valeur du gain, nous
pouvons reprendre l'analyse que nous avions faite pour calculer le gain avec intensification
par un réseau mobile (paragraphe 5.3.2). Nous définissons un gain photoréfractif dans ce
régime périodique en remplaçant E, dans l'expression du gain (5.9) par la solution périodique