Design of a fully automated measurement bench inorder to study the temporal behaviour of self-pumped phase conjugate mirrors : sample mapping and physical modelling
Conception et réalisation d'un banc automatisé de caractérisation du comportement temporel des miroirs auto-pompés à conjugaison de phase photoréfractive : cartographie d'échantillons et modélisation physique
Résumé
This dissertation deals with photorefractive self-pumped phase-conjugate mirrors and more precisely with the so-called CAT mirror. The large diversity of temporal behaviour that can be observed with CAT mirrors and the great difficulty in understanding how they actually work, compared with the relative simplicity of obtaining efficient reflections, lead us to undertake a systematic study of mirrors of that kind. The first step was to design and build a fully automated measurement bench that can perform the digital acquisition of the phase conjugate wave, while controlling relevant physical parameters such as the temperature of the sample, the incidence angle, and the transversal position of the incident beam on the crystal. Then a software (for PC and MacIntosh), capable of finding the best experimental conditions in order to optimize a given quality criterion, has been developped. Such a criterion, carefully chosen with respect to the actual use of the mirror, will be mapped automatically versus relevant physical parameters. Experimental results, got from two different barium titanate samples, helped us make physical modelling. We first performed a model for steady state reflectivity, based on the "two coupled four-wave-mixing regions" model, but taking into account a fanning distribution inside of the crystal and the influence of geometrical parameters. Computered calculations are in good agreement with experimental results. A second model describe the temporal behaviour of the reflectivity by means of a ramdom function governed by a probability law. Furthermore, the measurement bench we designed is capable of testing other assumptions or working hypothesis about the physical processes involved in CAT mirrors. It also could be an useful apparatus for crystal growth scientists to characterize thoroughly their samples
La grande diversité des comportements temporels observés avec les miroirs à conjugaison de phase photoréfractive autopompée de type CAT, ainsi que le contraste entre la relative facilité de leur mise en œuvre et la grande difficulté à en expliquer le fonctionnement interne nous ont conduit à entreprendre une étude systématique de ce type de miroir. Nous avons créé un banc de mesure automatisé permettant d'acquérir l'onde conjuguée en fonction du temps, en ayant la maitrise des paramètres physiques pertinents. Nous avons essentiellement orienté notre travail vers l'étude de l'influence de la température, de l'angle d'incidence et de la position transversale du point d'incidence. Nous avons développé un logiciel permettant de déterminer les conditions expérimentales optimales d'utilisation du miroir, en fonction d'un critère de qualité donné. Le choix d'un tel critère est subjectif: il dépend essentiellement de l'application finale du miroir. Le logiciel permet d'obtenir une cartographie de l'échantillon testé représentant le critère retenu par l'expérimentateur en fonction des paramètres physiques. Nous avons utilisé nos observations expérimentales, pour mettre au point deux modélisations physiques. La première est relative à la valeur de l'onde conjuguée en régime permanent. Nous avons ajouté au modèle de MacDonald et Feinberg une distribution angulaire de Fanning ainsi qu'une hypothèse sur la longueur effective d'interaction dans les deux régions de mélange à quatre ondes. Il est ainsi possible de calculer la réflectivité à saturation en fonction de l'angle d'incidence et de la position transversale du point d'incidence sur le cristal. Le second modèle permet de décrire le comportement temporel du miroir CAT comme un signal aléatoire régi par une loi de probabilité. Nous étudions en détail l'influence de la forme de cette loi sur les propriétés du signal généré. Au-delà des deux modélisations que nous avons développées, nous voulons insister sur le fait que l'appareil que nous avons mis au point permet de tester d'autres hypothèses, elles-mêmes reposant éventuellement sur d'autres théories, et de vérifier si elles peuvent être validées ou non. Par ailleurs, il constitue en lui-même un outil de caractérisation systématique des cristaux photoréfractifs dont l'utilisation pourrait être utile directement après synthèse des échantillons photoréfractifs
| Origine | Fichiers produits par l'(les) auteur(s) |
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