LEGT Saint-Louis
TP Phy N°13
TS2 Photonique
13_pockels.doc
- 1/5 - 18/01/09
CELLULE DE POCKELS :
CELLULE DE POCKELS : CELLULE DE POCKELS :
CELLULE DE POCKELS :
MESURE DU DEPHASAGE
MESURE DU DEPHASAGEMESURE DU DEPHASAGE
MESURE DU DEPHASAGE
Durée : 3H. Ce T.P. comporte 5 pages.
1. MATERIEL / LOGICIELS / DOCUMENTATION
Laser He-Ne polarisé - Polariseurs - Lame λ/4 - Puissancemètre - Cellule de Pockels PC100/2 - Alimentation
VLA30 – Cellule de Pockels LiNbO3 – Alimentation HT 10 kV – Alimentation TBT variable – GBF – Récepteur au-
dio - Logiciel Excel – SimulPhy - TPMO Pockels.
2. INTRODUCTION
Les effets électro-optiques (Kerr, Pockels) se manifestent par l’apparition ou la modification d’une biréfringence
sous l’effet d’un champ électrique.
On se propose d’étudier quelques aspects de l’effet Pockels dans des cellules de type transversal : le champ
électrique appliqué est orthogonal à la direction du faisceau lumineux.
Dans ces conditions, les indices n
e
et n
O
, varient linéairement en fonction de la tension U appliquée ainsi que la
biréfringence ∆n. Ainsi, une vibration rectilignement polarisée, se décompose en deux vibrations (notées o et e)
suivant les lignes neutres Ox et Oy de la cellule. Elles en émergent avec un déphasage:
0
kU ϕ+=ϕ
(k = Cte)
ou une différence de marche:
δ α δ= +U
0
avec
ϕπ
λδ= 2
Elles se composent alors pour former une vibration elliptique (ca-
dre 1):
x(t) = a cos(ωt) suivant l'axe lent x'x
y(t) = b cos(ωt + ϕ) suivant l'axe rapide y'y
On se propose d'étudier :
1. l’effet Pockels dans un cristal de niobiate de lithium LiNbO
3
soumis
à un champ électrique transversal ;
2. le déphasage ϕ entre les ondes o et e à la sortie de la cellule
PC100/2.
3. TRAVAIL DEMANDE
3.1 Etude de la polarisation
Ouvrir le logiciel de simulation Biref (sur le site Physique page
TpPhyJTs2.htm). Lire le commentaire puis observer la réfraction des
rayons ordinaire o et extraordinaire e sur un dioptre cristal-air
Observer particulièrement le cas où l’axe optique est // aux faces (vertical). Comparez au cas du dioptre air-
cristal comme sur la Figure 2.
Ouvrir ensuite l’applet « uniaxe en lumière convergente » et lire le commentaire et le fichier pdf associé.
3.2 Effet Pockels
3.2.1 Biréfringence.
Le cristal LiNbO
3
est biréfringent uniaxe avec (à
633nm) les indices n
OR
= 2,29 (axe lent) et n
EX
= 2.20
(axe rapide). Une polarisation incidente se décompose
donc en une vibration ordinaire o et extraordinaire e qui
présenteront en sortie de cristal une différence de mar-
che :
)nn(e
EXOR0
−=δ
ordre p
0
= δ
0
/λ
pour un rayon d’incidence normale (suivant l’axe z’z).
Sur la Figure 2 sont représentées la surface d’onde dans
l’air (pointillé représentant la sphère de rayon c), la sur-
face d’onde ordinaire (sphère de rayon v
OR
= c/n
OR
et la
surface extraordinaire (ellipsoïde de ½ grand axe v
EX
=
c/n
EX
).
Figure 1 : ordre des franges.
y
z'
Figure 2: Axe optique // aux faces à 45° des polari seurs