התוצא הפוטורפרקטיבי – הבדלי גרסאות

תוכן שנמחק תוכן שנוסף

בשורה

גרסה מ־18:09, 20 במאי 2020

התוצא הפוטורפרקטיבי הוא תוצא(אפקט) אופטי לא לינארי הנצפה בגבישים וחומרים אחרים המשנים את מקדם השבירה שלהם בתגובה להקרנתם באור. ^[1] ניתן להשתמש בתוצא הפוטורפרקטיבי לאחסון הולוגרמות באופן זמני ולמחיקתן לפי הצורך והוא שימושי לאחסון נתונים הולוגרפי. ^[2] ^[3] בנוסף, התוצא הפוטורפרקטיבי יכול לשמש גם ליצירת מראה מצומדת פאזה או ליצירת סוליטון אופטי מרחבי.

מנגנון

התוצא הפוטורפרקטיבי מופיע במספר שלבים:

חומר פוטורפרקטיבי מואר על ידי קרני אור קוהרנטיות . (בהולוגרפיה אלה יהיו קרני האות וההתייחסות). ההתאבכות בין האלומות מייצרת תבנית עם פסים כהים ובהירים בכל נפח הגביש.
באזורים בהם קיים שוליים בהירים, אלקטרונים יכולים לספוג את האור ולהיות מצולמים ממצב טומאה לתוך פס ההולכה של החומר, ולהשאיר חור אלקטרונים (מטען חיובי נטו). לרמות הטומאה יש אמצעי ביניים אנרגטי בין האנרגיות של רצועת הערכיות לבין פס ההולכה של החומר.
ברגע שברצועת ההולכה, האלקטרונים חופשיים לנוע ולהתפזר בכל הגביש. מכיוון שהאלקטרונים מתלהבים באופן עדיף בשוליים הבהירים, זרם הפיזור האלקטרוני נטו הוא לכיוון אזורי השוליים הכהים של החומר.
בעודם בתוך פס ההולכה, האלקטרונים עשויים עם הסתברות מסוימת להתחבר מחדש לחורים ולחזור לרמות הטומאה. הקצב בו מתרחשת קומבינציה זו קובע עד כמה האלקטרונים מתפזרים, וכך החוזק הכולל של האפקט הפוטורקטיבי באותו חומר. לאחר חזרה בגובה הטומאה, האלקטרונים נלכדים ואינם יכולים לזוז עוד אלא אם יתרגשו מחדש אל פס ההולכה (על ידי אור).
עם חלוקת הרשת מחדש של האלקטרונים לאזורים החשוכים של החומר, ומשאירה חורים באזורים הבהירים, חלוקת המטען המתקבלת גורמת לשדה חשמלי, המכונה שדה טעינת חלל בגביש. מכיוון שהאלקטרונים והחורים נלכדים ולא ניתנים לשטח, שדה טעינת החלל נמשך גם כאשר מוסרות הקורות המאירות.
שדה טעינת החלל הפנימי, באמצעות האפקט האלקטרו-אופטי, גורם לאינדקס השבירה של הגביש להשתנות באזורים שבהם השדה הוא החזק ביותר. זה גורם שבירה מרחבית שונה הצורמת להתרחש לאורך הגביש. תבנית הסורג שנוצרת עוקבת אחר דפוס הפרעות האור שהוטל במקור על הגביש.
גריית מדד השבירה יכולה כעת להפיץ אור שהואר לתוך הגביש, כאשר דפוס העקירה המתקבל משחזר את דפוס האור המקורי המאוחסן בגביש.

יישום

ניתן להשתמש באפקט הפוטורקטיבי להולוגרפיה דינמית ובעיקר לניקוי קורות קוהרנטיות. לדוגמה, במקרה של הולוגרמה, הארת הגריד עם קרן ההתייחסות בלבד גורמת לשחזור קרן האות המקורית. כאשר שתי קוהרנטית ליזר קורות (בדרך כלל מתקבל על ידי פיצול קרן ליזר על ידי שימוש beamsplitter לשני, ולאחר מכן כראוי הפניית ידי מראות ) לחצות בתוך photorefractive קריסטל, ונוצרה השבירה הצורמת diffracts הליזר קורה. כתוצאה מכך קרן אחת צוברת אנרגיה ומתחזקת יותר על חשבון הפחתת עוצמת האור של השנייה. תופעה זו היא דוגמא לערבוב דו-גלי . בתצורה זו, תנאי ההפרדה של Bragg מתקיימים אוטומטית.

התבנית המאוחסנת בתוך הקריסטל נמשכת עד למחיקת התבנית; ניתן לעשות זאת על ידי הצפת הקריסטל בתאורה אחידה אשר תלהיב את האלקטרונים חזרה לפס ההולכה ותאפשר להם פיזור אחיד יותר.

חומרים photorefractive כוללים titanate בריום (BaTiO _3), niobate ליתיום (LiNbO _3), ונדיום מסוממים טלוריד אבץ (ZnTe: V), חומרים photorefractive אורגני, בטוח photopolymers, וחלקם גם הקוונטים מרובים מבנים.

הפניות

^ J. Frejlich (2007). Photorefractive materials: fundamental concepts, holographic recording and materials characterization. ISBN 978-0-471-74866-3.
^ Peter Günter, Jean-Pierre Huignard, ed. (2007). Photorefractive materials and their applications. ISBN 978-0-387-34443-0.
^ Pochi Yeh (1993). Introduction to photorefractive nonlinear optics. Wiley series in pure and applied optics. ISBN 0-471-58692-7.

[jaime-1] J. Frejlich (2007). Photorefractive materials: fundamental concepts, holographic recording and materials characterization. ISBN 978-0-471-74866-3.

[peter-2] Peter Günter, Jean-Pierre Huignard, ed. (2007). Photorefractive materials and their applications. ISBN 978-0-387-34443-0.

[3] Pochi Yeh (1993). Introduction to photorefractive nonlinear optics. Wiley series in pure and applied optics. ISBN 0-471-58692-7.

[1]

[2]

[3]

@@ שורה 1: / שורה 1: @@
-תרגום חדש
+'''התוצא הפוטורפרקטיבי'''  '''הוא תוצא(אפקט)'''  [[אופטיקה לא ליניארית|אופטי לא לינארי]] הנצפה  [[גביש|בגבישים]] וחומרים אחרים המשנים את מקדם השבירה שלהם בתגובה להקרנתם באור.  <ref name="jaime">
-<br />
+{{Cite book|title=Photorefractive materials: fundamental concepts, holographic recording and materials characterization.|last=J. Frejlich|year=2007|isbn=978-0-471-74866-3}}</ref> ניתן להשתמש בתוצא הפוטורפרקטיבי  לאחסון [[הולוגרפיה|הולוגרמות]] באופן זמני ולמחיקתן לפי הצורך והוא שימושי לאחסון נתונים הולוגרפי. <ref name="peter">
+{{Cite book|title=Photorefractive materials and their applications|year=2007|isbn=978-0-387-34443-0|editor-last=Peter Günter, Jean-Pierre Huignard}}</ref> <ref>
+{{Cite book|title=Introduction to photorefractive nonlinear optics|last=Pochi Yeh|publisher=Wiley series in pure and applied optics|year=1993|isbn=0-471-58692-7}}</ref> בנוסף, התוצא הפוטורפרקטיבי יכול לשמש גם ליצירת [[אופטיקה לא ליניארית|מראה מצומדת פאזה]] או ליצירת סוליטון אופטי  מרחבי.
+== מנגנון ==
+התוצא הפוטורפרקטיבי מופיע במספר שלבים:
+# חומר פוטורפרקטיבי  מואר על ידי קרני אור [[קוהרנטיות (פיזיקה)|קוהרנטיות]] . (בהולוגרפיה אלה יהיו קרני האות וההתייחסות). ההתאבכות בין האלומות מייצרת תבנית עם פסים כהים ובהירים בכל נפח הגביש.
+# באזורים בהם קיים שוליים בהירים, [[אלקטרון|אלקטרונים]] יכולים לספוג את האור ולהיות מצולמים ממצב טומאה לתוך [[פס הולכה|פס ההולכה]] של החומר, ולהשאיר [[חור (חשמל)|חור אלקטרונים]] (מטען חיובי נטו). לרמות הטומאה יש אמצעי ביניים [[אנרגיה|אנרגטי]] בין האנרגיות של [[פס הולכה|רצועת הערכיות]] לבין פס ההולכה של החומר.
+# ברגע שברצועת ההולכה, האלקטרונים חופשיים לנוע [[פעפוע|ולהתפזר]] בכל הגביש. מכיוון שהאלקטרונים מתלהבים באופן עדיף בשוליים הבהירים, זרם הפיזור האלקטרוני נטו הוא לכיוון אזורי השוליים הכהים של החומר.
+# בעודם בתוך פס ההולכה, האלקטרונים עשויים עם הסתברות מסוימת להתחבר מחדש לחורים ולחזור לרמות הטומאה. הקצב בו מתרחשת קומבינציה זו קובע עד כמה האלקטרונים מתפזרים, וכך החוזק הכולל של האפקט הפוטורקטיבי באותו חומר. לאחר חזרה בגובה הטומאה, האלקטרונים נלכדים ואינם יכולים לזוז עוד אלא אם יתרגשו מחדש אל פס ההולכה (על ידי אור).
+# עם חלוקת הרשת מחדש של האלקטרונים לאזורים החשוכים של החומר, ומשאירה חורים באזורים הבהירים, חלוקת המטען המתקבלת גורמת [[שדה חשמלי|לשדה חשמלי]], המכונה ''שדה טעינת חלל'' בגביש. מכיוון שהאלקטרונים והחורים נלכדים ולא ניתנים לשטח, שדה טעינת החלל נמשך גם כאשר מוסרות הקורות המאירות.
+# שדה טעינת החלל הפנימי, באמצעות [[האפקט האלקטרואופטי|האפקט האלקטרו-אופטי]], גורם לאינדקס השבירה של הגביש להשתנות באזורים שבהם השדה הוא החזק ביותר. זה גורם שבירה מרחבית שונה [[סריג עקיפה|הצורמת]] להתרחש לאורך הגביש. תבנית הסורג שנוצרת עוקבת אחר דפוס הפרעות האור שהוטל במקור על הגביש.
+# גריית מדד השבירה יכולה כעת [[עקיפה|להפיץ]] אור שהואר לתוך הגביש, כאשר דפוס העקירה המתקבל משחזר את דפוס האור המקורי המאוחסן בגביש.
+== יישום ==
+ניתן להשתמש באפקט הפוטורקטיבי להולוגרפיה דינמית ובעיקר לניקוי קורות קוהרנטיות. לדוגמה, במקרה של הולוגרמה, הארת הגריד עם קרן ההתייחסות בלבד גורמת לשחזור קרן האות המקורית. כאשר שתי קוהרנטית [[לייזר|ליזר]] קורות (בדרך כלל מתקבל על ידי פיצול קרן ליזר על ידי שימוש [[מפצל קרניים|beamsplitter]] לשני, ולאחר מכן כראוי הפניית ידי [[מראה|מראות]] ) לחצות בתוך photorefractive [[גביש|קריסטל]], ונוצרה [[מקדם שבירה|השבירה]] הצורמת diffracts הליזר קורה. כתוצאה מכך קרן אחת צוברת אנרגיה ומתחזקת יותר על חשבון הפחתת עוצמת האור של השנייה. תופעה זו היא דוגמא לערבוב דו-גלי . בתצורה זו, [[חוק בראג|תנאי ההפרדה של Bragg מתקיימים]] אוטומטית.
+התבנית המאוחסנת בתוך הקריסטל נמשכת עד למחיקת התבנית; ניתן לעשות זאת על ידי הצפת הקריסטל בתאורה אחידה אשר תלהיב את האלקטרונים חזרה לפס ההולכה ותאפשר להם פיזור אחיד יותר.
+חומרים photorefractive כוללים titanate בריום (BaTiO <sub>3),</sub> niobate ליתיום (LiNbO <sub>3),</sub> [[ונדיום]] מסוממים טלוריד אבץ (ZnTe: V), חומרים photorefractive אורגני, בטוח photopolymers, וחלקם [[בור פוטנציאל קוונטי|גם הקוונטים מרובים]] מבנים.
+== הפניות ==
+{{הערות שוליים}}