OPTO-ÉLECTRONIQUE

L'opto- électronique est un domaine dont la définition et les frontières peuvent être sensiblement différentes selon les écoles. La définition que nous adopterons ici consiste à désigner, sous ce terme, l'ensemble des processus dans lesquels des ondes optiques subissent des transformations analogues à celles qui sont susceptibles d'être obtenues par des courants électriques en électronique. En d'autres termes, il s'agit de méthodes permettant de véhiculer, de mémoriser et d'amplifier des signaux optiques par des moyens purement optiques. Comme les processus conduisant à la réalisation de mémoires optiques sont fondamentalement non linéaires, l'opto-électronique présente un grand recouvrement avec l' optique non linéaire. Par ailleurs, la transmission des ondes optiques se faisant le plus souvent à l'aide de structures guidées comme les fibres optiques, certains problèmes se rapprochent de ceux qu'on rencontre en télécommunication optique.

La possibilité de véhiculer et de traiter un signal de façon purement optique peut présenter un certain nombre d'avantages par rapport aux possibilités offertes par l'électronique. Il est relativement facile d'obtenir et de faire se propager des impulsions lumineuses de durée très courte, de l'ordre de la picoseconde. Cette propriété, jointe à la possibilité théorique d'obtenir des mémoires optiques ayant des temps de commutation du même ordre de grandeur, pourrait se révéler intéressante pour la réalisation de systèmes très rapides. Par ailleurs, les ondes lumineuses ne sont pas sensibles aux champs électromagnétiques extérieurs, contrairement aux courants électroniques. Dans un environnement fortement perturbé, un système purement optique pourrait être plus digne de confiance qu'un système électronique. Notons enfin qu'une unité de logique optique doit occuper une surface dont la dimension caractéristique est de l'ordre de la longueur d'onde, ce qui, dans le domaine visible ou le proche infrarouge, permet d'envisager des densités de l'ordre de 10⁷ unités par centimètre carré. Cependant, en dépit de ses avantages et dans l'état actuel des techniques, il semble que l'ordinateur optique ne puisse détrôner – dans un avenir proche – les systèmes électroniques. En revanche, pour certaines applications plus précises comme le transport d'informations au sein même de l'ordinateur ou le traitement d'images, l'optique pourrait se révéler compétitive avec l'électronique. Les systèmes étudiés actuellement ne seront pas décrits ici en détail, mais les mécanismes physiques qui sont à leur origine seront présentés ainsi que les analogies existant avec les circuits électroniques.

Une autre définition plus restrictive de l'opto-électronique consiste à désigner sous ce nom l'ensemble des techniques permettant d'agir sur une onde optique à l'aide de dispositifs électroniques (modulateurs acousto-optique, électro-optique...).

Effet Kerr optique

La plupart des systèmes étudiés en opto-électronique utilisent des matériaux optiques présentant un important effet Kerr optique. Cet effet se manifeste par le fait que l'indice du milieu dépend linéairement de l'intensité de l'onde qui traverse le milieu.

Si nous considérons un atome interagissant avec une onde électromagnétique dont le champ électrique est a cos(ωt − k . r − ϕ), tant que l'amplitude du champ reste suffisamment petite, le dipôle atomique d (c'est-à-dire le produit de la charge du noyau par la distance moyenne entre noyau et électron) induit par ce champ lui est proportionnel. Au coefficient de proportionnalité entre d et a est associée la polarisabilité linéaire α₀ qui est directement reliée à l'indice du milieu. Quand l'amplitude du[...]