AMPLITUD RELATIVA E1/E

A n qilM Rdaih'a Ej/Ei AMPLITUD RELATIVA E2/E1

Capítulo V. Comportamiento de las redes fotorrefractivas armónicas 89

Nótese también que para valores de m cercanos a uno, las amplitudes de las tres redes armónicas superiores alcanzan a la amplitud de la red fundamental. En esta región, la respuesta no lineal es fuerte aún para valores no muy grandes de la modulación. Este comportamiento es interpretado, observando que los máximos de las amplitudes de los sucesivos armónicos de orden superior se corren hacia mayores valores del espaciado, como se representa en las Figuras V.8.-V.15.

La diferencia sustancial introducida por la presencia de trampas superficiales, es que la extensión de cada una de estas tres regiones en A, depende fuertemente de la densidad de las mismas, de la intensidad de excitación y de su ritmo de termoexcitación. Esto se puede dilucidar a partir de la Figura V.16. En efecto, la amplitud relativa de las rede9 armónicas no difiere de las obtenidas en el marco del modelo de Kukhtarev para excitación poco intensa, independientemente del valor de la población de trampas superficiales y su velocidad de excitación térmica (Subfiguras a i, bi , ci). Pero para intensidad alta, la región

no lineal se ensancha notablemente hacia la dirección de valores más bajos del espaciado A. La extensión de esta región dependerá criticamente de N s y Bs- Para valores que hacen despreciable el efecto de dichas trampas, esto es rápido ritmo de termoexcitación y pequeña concentración de impurezas superficiales, las superficies E v¡E \ son a las dadas por el modelo de Kukhtarev, aún para una alta intensidad media de excitación. Pero, para valores tales que la acumulación de portadores de carga en los niveles superficiales es trasendente, la región no lineal se extiende notablemente hacia espaciados de red bajos para altos valores de I0 dominando una parte mayoritaria de la región experimental usual del espaciado. En las Subfiguras a 2, b2 y c2, se muestra este comportamiento. También el peso significativo de las amplitudes armónicas se produce en la dirección diagonal de la región (A,m). Es evidente que el intervalo donde el armónico v contribuye, se reduce a medida que aumenta el orden del armónico v concentrándose hacia valores altos de los mismos.

Por lo tanto, el modelo de trampas superficiales predice que los regímenes lineal y no lineal dependen fuertemente no sólo de A y m, sino también de 70, 0s y N s- Esto indica que la densidad de portadores libres en el material y la separación energética de las mismas de la respectiva banda de conducción ó valencia es relevante a la hora de evaluar la respuesta lineal y no lineal del medio, haciendo que las trampas superficiales puedan tener un rol no desprecialble en el efecto fotorrefractivo.

Por otro lado, también se analizó el comportamiento de la red fotorrefractiva fundamental sus armónicos al aplicar un campo externo, en la direxcción x del cristal. La

C a p ítu lo V. C o m p o r ta m ie n to d e la s r e d e s fo to r r e fr a c tiv a s a rm ó n ic a s 90

Figura V.17. muestra la dependencia de las amplitudes de las redes fundamental, segundo, tercer y cuarto armónico en función del campo aplicado para m = 1, con cada fila de Subfiguras correspondientes a las diferentes regiones en términos de A y cada columna correspondiente a intensidades extremas de excitación con valores idénticos a los de las figuras anteriores. Las Subfiguras ai, and Ci corresponden a valores del espaciado propio de las regiones lineal, de transición y no lineal: A = 0.1 um , A = 1 u m y A = 10p m respectivamente.

Campo Externo Éo(KV/cm)

Figura V.17. Amplitudes de las redes fundamental y tres primeros armónicos de orden superior en términos del campo externo aplicado. La linea punteada representa la amplitud de la red fundamental y las siguientes lineas continuas, las amplitudes del

Los valores de Bs y NS también se corresponden con los de la figura anterior. La profundidad de modulación fue simulada m = 1 en todos los casos. En similitud con el modelo de Kukhtarev, en la región A « AD (Subfiguras a i, a2), el campo aplicado no influye en las amplitudes de las redes armónicas independientemente del valor de Io, siendo significativa sólo la contribución de la amplitud fundamental al campo espacial de carga La importancia de los armónicos aumenta con el incremento de E o: la Subfigura 0,2 muestra

que la amplitud del segundo armónico es más significativa en relación a la Subfigura ai. La región A « AD se muestra en las Subfiguras b1, b2. Nótese que para un incremento de Eo, la red fundamental crece sublinealmente y con mayor derivada que las amplitudes de las redes armónicas para intensidad de excitación pequeña como muestra la Subfigura 61. En este caso, la contribución de las redes armónicas al campo espacial de carga son pequeñas frente a la contribución de la red fundamental. En cambio para excitación intensa (Subfigura b2)1 la influencia de las redes armónicas aumenta a medida que Eqse incrementa

y el comportamiento de la red fundamental es prácticamente lineal para altos valores del campo aplicado. Por último, para A > > AD (Subfiguras ci, C2) todos las componentes se incrementan con el aumento del campo aplicado. Sin embargo, para campo aplicado intenso pero baja intensidad de radiación, es evidente el comportamiento sublineal de las amplitudes armónicas frente al comportamiento lineal de la amplitud fundamental. Esto puede distinguirse en la Figura V.17. ci. Por el contrario, todos los armónicos exhiben una dependencia lineal en función de Eq como muestra la Subfigura C2 para radiación intensa.

Ambas Subfiguras muestran que la amplitud de la red fundamental se incrementa con mayor intensidad que la amplitud de sus armónicos con el aumento de Eo. Entonces, la respuesta no lineal del medio fotorrefractivo es más evidente para pequeños valores de Eq.