Nonlinearites optiques de l'effet faraday dans les semi-conducteurs semi-magnetiques : contributions interbande et excitonique

par CLEMENS BUSS

Thèse de doctorat en Physique

Sous la direction de C. FLYTZAMIS.

Soutenue en 1995

à l'EP .

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  • Résumé

    Le traitement tout optique de l'information est fonde sur l'optique nonlineaire. Le developpement des dispositifs correspondants ne peut se faire qu'a partir d'une solide connaissance fondamentale du domaine. Notre travail se rapporte donc a l'etudes theorique et experimental des nonlinearites optiques de l'effet faraday dans les semi-conducteurs semi-magnetiques. Nous comparons les contributions interbandes observees dans les cristaux massifs et les contributions excitoniques mises en evidence dans les puits quantiques. Pour une meilleur comprehension des nonlinearites nous presentons, dans un premier temps, une etude de l'effet faraday en regime lineaire. Pour la contribution interbande nous proposons une description microscopique tenant compte de la dependance en vecteur d'onde de l'interaction d'echange ainsi que de l'anisotropie de la bande de valence. L'effet faraday du a l'exciton est modelise par un systeme a deux niveaux. Les experiences mettent en evidence le caractere geant de la rotation faraday dans les semi-conducteurs semi-magnetiques (1/cm/gauss dans les critaux massifs, 100/cm/gauss dans les puits quantiques). Pour les deux contributions, l'accord theorie-experience est excellent. Dans un second temps, les modeles developpes pour le regime lineaire sont elargis pour les fortes intensites lumineuses. Les nonlinearites observees pour la contribution interbande sont ainsi expliquees par la presence de porteurs dans les bandes. Le caractere geant de l'angle de rotation est conserve pour le regime nonlineaire (1,5/mm#2/j). En ce qui concerne l'exciton, nous pouvons saturer entierement la transition et, par consequent, annuler la rotation excitonique avec de tres faibles energies lumineuses. Ces grandes rotations photo-induites (1000/mm#2/j) rendent les nonlinearites de l'effet faraday excitonique tres prometteuses pour des applications technologiques surtout si l'on considere que cet effet pourrait etre utilise a temperature ambiante dans les puits quantiques


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  • Détails : 250 P.
  • Annexes : 110 REF.

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