FR2681445A1 - Memoire optique dynamique et procede pour obtenir une modification locale permanente mais modifiable de birefringence. - Google Patents

Memoire optique dynamique et procede pour obtenir une modification locale permanente mais modifiable de birefringence. Download PDF

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Abstract

L'invention concerne une mémoire optique dynamique caractérisée en ce qu'elle comporte un élément (1) de matériau optique non linéaire dont la biréfringence peut être localement modifiée sous l'effet d'un rayonnement électromagnétique polarisé rectilignement. Le matériau optique est une composition solide amorphe et homogène dopée obtenue par un procédé de préparation sol-gel d'hydrolyse lente à basse température en présence d'au moins un colorant dopant anisotrope polarisable. L'invention concerne également un procédé pour obtenir une modification locale permanente mais modifiable de la biréfringence d'un matériau optique non linéaire.

Description

MEMOIRE OPTIQUE DYNAMIQUE ET PROCEDE POUR OBTENIR UNE
MODIFICATION LOCALE PERMANENTE MAIS MODIFIABLE DE
BIREFRINGENCE
L'invention concerne une mémoire optique dynamique, c'est-à-dire un dispositif permettant d'enregistrer des informations par voie optique et de lire ces informations ultérieurement par voie optique, et qui soit réinscriptible. L'invention concerne également un procédé pour obtenir une modification locale permanente mais modifiable de biréfringence d'un matériau optique non linéaire.
On connaît déjà le principe des mémoires optiques dans lesquelles l'enregistrement d'informations et leur lecture par voie optique peuvent être effectués en utilisant par exemple des phénomènes optiques non linéaires qui peuvent être crées dans un matériau optique non linéaire sous la forme d'une modification locale de la biréfringence sous l'effet d'un champ électrique. Et les applications très larges et variées de ces mémoires optiques ont déjà été décrites (stockage d'informations de haute capacité, interconnexion optique dynamique, réseaux neuraux, corrélateur optique, fonctions logiques, cavités laser auto-oscillantes, guides d'ondes, coupleurs, doubleurs de fréquence, matrices de déflecteurs spatiaux...).
Néanmoins, en pratique, avec tous les matériaux optiques connus utilisables pour réaliser de telles mémoires optiques (matériau électro-optique et photoconducteur tel que les cristaux photo-réfractifs, par exemple Niobate de Lithium, certains polymères, les cristaux liquides, les céramiques...), le problème fondamental qui se pose depuis toujours et limite les applications industrielles est celui d'obtenir une mémoire qui simultanément conserve les informations enregistrées intactes, de bonne qualité et pendant une durée suffisamment longue, tout en permettant sa réécriture ultérieure.
L'utilisation de l'effet Kerr optique dans des matériaux optiques non linéaires tels que les compositions solides amorphes dénommées "sol-gel" est déjà connue, par exemple de la publication "sol-gel processed in organic and organically modified composites for nonlinear optics and photonics", Paras N.Prasad, Photonics Research Laboratory,
Department of Chemistry, SUNY Sol-Gel optics, SPIE Vol.
1328, July 1990 San Diego. Néanmoins, dans cette publication récente, aucun effet mémoire n'a pu être obtenu, et donc aucune solution aux problèmes posés cidessus n'est fournie.
Par ailleurs, on connaît déjà de longue date la composition et les procédés de fabrication par hydrolyse lente des matériaux sol-gel ainsi que les possibilités qu'ils offrent dans le domaine de l'optique (demande de brevet français FR-A-2 545 003 ou la publication "Formation of superionic gels and glasses by low temperature chemical polymerization", JP Boilot, PH. Colomban, N. Blanchard,
Solid State ionics 9 et 10 (1983) 639-644, North Holland
Publishing Company). Mais ces documents ne décrivent pas les possibilités et modalités d'utilisation de ces matériaux pour réaliser des mémoires optiques dynamiques.
Ainsi, aucune solution applicable industriellement n'a été antérieurement proposée au problème consistant à pouvoir réaliser une mémoire optique qui soit simultanément fiable du point de vue de la durée et de la qualité de l'enregistrement des informations et qui permette un effacement ou une écriture contrôlée, éventuellement partielle, sans conséquence sur les autres informations préalablement enregistrées et que l'on souhaite conserver.
Et s'il a déjà été proposé de réaliser des mémoires optiques dynamiques dans l'état de la technique, toutes les propositions faites jusqu'alors ont concerné des dispositifs extrêmement complexes et onéreux qui ne peuvent pas être exploitables industriellement dans les diverses applications envisagées.
L'objet de la présente invention est donc de proposer une telle mémoire optique qui soit parfaitement dynamique. Simultanément, 1 l'invention a pour objet de proposer une telle mémoire optique qui soit d'un prix de revient suffisamment faible pour permettre son exploitation industrielle dans les diverses applications possibles des mémoires optiques.
De plus, l'invention vise également à proposer un procédé pour obtenir une modification locale permanente mais modifiable de biréfringence dans un matériau optique non linéaire, c'est-à-dire un procédé de fonctionnement d'une telle mémoire optique dynamique dans laquelle les informations sont enregistrées par modification locale de la biréfringence. L'invention vise donc à proposer un tel procédé pour lequel la modification de biréfringence est locale, c'est-à-dire limitée dans l'espace au sein du matériau et ce de façon contrôlée, permanente, c'est-à-dire reste enregistrée dans le matériau naturellement, mais modifiable, c'est-à-dire puisse être annulée ou changée à volonté et ce sans influence sur les autres zones voisines du matériau optique.
Plus particulièrement, l'invention a pour objet de proposer une telle mémoire optique dynamique et un tel procédé qui soient totalement optiques en ce sens qu'aucun élément électrique ou électronique autre que les sources de lumière n'est nécessaire à leur fonctionnement.
L'invention a également pour objet une telle mémoire optique dynamique et un tel procédé avec lesquels les informations sont enregistrées et lues de façon analogique ou numérique optiquement et directement par modification locale de la biréfringence d'un matériau optique non linéaire sous l'effet d'un rayonnement électromagnétique polarisé suffisamment puissant.
Ainsi, l'invention concerne une mémoire optique dynamique caractérisée en ce qu'elle comporte un élément de matériau optique constitué d'une composition solide amorphe se présentant sous forme de gel transparent de formule (I) suivante MXM' yM" zRu t (I)
Dans laquelle
M représente le silicium
M' représente au moins un métal choisi parmi le zirconium IV, le titane IV, l'hafnium IV et l'aluminium,
M" représente au moins un métal choisi parmi le lithium, le sodium, le potassium, le germanium, le niobium V et le tantale V,
R représente au moins un groupement vinyle et/ou un groupement alkyl ayant 1 à 7 atomes de carbone,
x, y, z, u qui représentent les proportions molaires respectives des constituants M, M', M" et R sont des nombres qui satisfont à l'ensemble des conditions suivantes
O < y+z < 2x
O < z < 8y
x et y sont différents de O,
u étant tel que la proportion pondérale des constituants R par rapport à l'ensemble des constituants M,
M', M" et oxygène est inférieure ou égale à 50%,
t est le nombre molaire d'atomes d'oxygène, le nombre t dépendant des proportions et de la valence des divers éléments et groupements présents dans la composition et pouvant être calculé à partir de ces deux données cette composition étant dopée avec au moins un élément colorant anisotrope polarisable inclus dans les pores de la composition, en ce qu'elle comporte au moins une source laser de rayonnement électromagnétique polarisé rectilignement, dirigé sur l'élément de matériau optique, et en ce que la densité de puissance et la longueur d'onde du rayonnement électromagnétique ainsi que la nature du colorant dopant le matériau optique, sont choisis de façon que la biréfringence du matériau optique soit modifiée dans ses zones soumises au rayonnement électromagnétique.
L'invention concerne également un procédé pour obtenir une modification locale permanente mais modifiable de la biréfringence d'un matériau optique , caractérisé en ce qu'on utilise un matériau optique constitué d'une composition solide amorphe se présentant sous forme de gel transparent de formule (I) suivante MXMyMzRuOt
Dans laquelle
M représente le silicium,
M' représente au moins un métal choisi parmi le zirconium IV, le titane IV, l'hafnium IV et l'aluminium,
M" représente au moins un métal choisi parmi le lithium, le sodium, le potassium, le germanium, le niobium V et le tantale V,
R représente au moins un groupement vinyle et/ou un groupement alkyl ayant 1 à 7 atomes de carbone,
x, y, z, u qui représentent les proportions molaires respectives des constituants M, M', M" et R sont des nombres qui satisfont à l'ensemble des conditions suivantes
O < y+z < 2x O < z < 8y
x et y sont différents de O.
u étant tel que la proportion pondérale des constituants R par rapport à l'ensemble des constituants M,
M', M" et oxygène est inférieure ou égale à 50%,
t est le nombre molaire d'atomes d'oxygène, le nombre t dépendant des proportions et de la valence des divers éléments et groupements présents dans la composition et pouvant être calculé à partir de ces deux données cette composition étant dopée avec au moins un colorant anisotrope polarisable inclus dans les pores de la composition, en ce que l'on soumet au moins une zone d'un élément de ce matériau optique à un rayonnement électromagnétique cohérent polarisé rectilignement, et en ce que l'on choisit la densité de puissance et la longueur d'onde du rayonnement électromagnétique ainsi que la nature du colorant dopant le matériau optique de façon que la biréfringence des zones de l'élément de matériau optique soit modifiée sous l'effet du rayonnement électromagnétique.
Selon l'invention, la longueur d'onde du rayonnement électromagnétique et le colorant sont choisis de telle sorte que la longueur d'onde soit située en dehors de la bande d'absorption du colorant. Selon l'invention, la longueur d'onde est choisie au voisinage de la bande d'absorption du colorant et plus particulièrement dans une portion extrême de la bande d'absorption du colorant où celui-ci présente une absorption non nulle mais faible notamment inférieure à 10 % de son absorption maximum-.
Ainsi, la longueur d'onde et le colorant sont choisis de telle sorte que la longueur d'onde du rayonnement est située au niveau d'un pied d'extrémité -notamment supérieur- de la bande d'absorption du colorant.
De façon générale et selon l'invention, la longueur d'onde du rayonnement électromagnétique est choisie entre 300 et 2 000 nanomètres -notamment de l'ordre de 600 à 630 nanomètres, et le colorant est choisi dans le groupe constitué d'une rhodamine, d'une sulforhodamine etd'une fluorescéine. Selon l'invention, et avantageusement, la longueur d'onde est de l'ordre de 620 nanomètres et le colorant est choisi parmi la rhodamine 640, la rhodamine 610, la rhodamine 110, la rhodamine 6G, la fluorescéine 548 et la sulforhodamine B. Et dans ce cas notamment, M' est avantageusement le zirconium IV.
Selon l'invention, la source laser est une'source à impulsions dont la durée est inférieure à 1 nanoseconde, notamment comprise entre 1 et 200 femtosecondes.
De plus la densité de puissance du rayonnement électromagnétique cohérent issu de la source laser doit être supérieur à 50 gigawatts/cm2 notamment de l'ordre de 500 gigawatts/cm2.
Ainsi, le colorant dopant la composition est une molécule organique anisotrope polarisable comprenant au moins un groupe polaire à sa périphérie qui coopère avec la matrice solide poreuse conforme à la formule (I) par des interactions électrostatiques (de type Van Der Waals ou de type liaison hydrogène). Pour obtenir une modification de biréfringence permanente et réinscriptible, il convient de soumettre le matériau optique à un champ électrique véhiculant une énergie supérieure ou de l'ordre de ces interactions électrostatiques entre le colorant et la matrice, mais inférieure à l'énergie de liaison. C'est la raison pour laquelle la densité de puissance du rayonnement électromagnétique doit être relativement importante mais sans pour autant aller jusqu'à détruire la cohésion du matériau optique, c'est-à-dire notamment de la composition solide conforme à la formule (I) ou du colorant dopant de cette composition solide.
Selon l'invention, la mémoire optique dynamique comporte également des moyens de commande de la direction de polarisation du rayonnement électromagnétique polarisé entre au moins deux directions formant un angle a non nul entres elles -notamment de 45 -, et des moyens de lecture optique aptes à détecter sans la modifier la valeur de la biréfringence induite dans l'élément de matériau optique.
On obtient ainsi véritablement une mémoire optique destinée au stockage d'informations. Les informations peuvent être stockées de façon numérique par enregistrement de zones ponctuelles de l'élément de matériau optique dont la biréfringence est contrôlée selon la polarisation donnée au rayonnement électromagnétique polarisé entre les deux directions, la lecture étant effectuée par exemple par une cellule de Kerr comprenant un laser He-Ne continu de faible énergie, l'élément de matériau optique étant placé entre polariseur et analyseur croisés.
L'invention concerne aussi l'utilisation d'un matériau optique constitué d'une composition conforme à la formule (I) pour obtenir un élément de mémoire optique dynamique à biréfringence modifiable de façon permanente mais réinscriptible.
L'invention concerne l'utilisation d'un matériau optique non linéaire obtenu par un procédé de préparation sol-gel à hydrolyse lente et à basse température et dopé par une molécule polarisable anisotrope pour obtenir un élément de mémoire totalement optique dynamique à biréfringence modifiable de façon permanente mais réinscriptible.
L'effet de mémorisation avec propriétés dynamiques qui peut être obtenu dans un tel matériau permet d'envisager les applications industrielles du fait notamment du très faible prix de revient d'un tel matériau optique et de la simplification et de la maîtrise des technologies concernant les lasers femtosecondes ou picosecondes de haute puissance.
Les inventeurs ont ainsi mis en évidence de façon particulièrement surprenante les propriétés optiques de mémorisation qu'il est possible d'obtenir dans les matériaux sol-gel conformes à la formule (I) obtenus par hydrolyse lente et polycondensation des alkoxydes en solution alcoolique à basse température par utilisation uniquement de l'humidité de l'air ambiant selon un procédé tel que décrit dans la demande de brevet français FR-A-2 545 003. Et les inventeurs ont déterminé qu'il était possible d'engendrer une modification de biréfringence permanente et réinscriptible dans un matériau sol-gel ainsi préparé et dopé avec une molécule anisotrope polarisable telle qu'un colorant optique, et de lire ultérieurement cette modification de biréfringence sans en diminuer la valeur.
L'invention concerne aussi une mémoire, un procédé et une utilisation incorporant en combinaison tout ou partie des caractéristiques ci-dessus mentionnées.
D'autres avantages et caractéristiques de l'invention apparaîtront à la lecture de la description suivante qui se réfère aux figures annexées dans lesquelles
- La figure 1 est un schéma de principe d'un élément de mémoire optique permettant de mettre en oeuvre un procédé selon l'invention.
- La figure 2 est un diagramme illustrant la variation de la transmission obtenue dans l'élément de mémoire optique de la figure 1 en fonction du nombre d'impulsions fournies par la source laser de rayonnement électromagnétique polarisé
- La figure 3 est un diagramme illustrant la variation de la transmission obtenue dans l'élément de mémoire optique de la figure 1 en fonction du nombre d'impulsions fournies par la source de rayonnement électromagnétique polarisé alternativement à 450 (traits pleins) et à 0 (traits pointillés).
- La figure 4 est un diagramme illustrant la variation de transmission dans l'élément de mémoire optique de la figure 1 au cours du temps après que la source de rayonnement électromagnétique polarisé ait été coupée après la modification de biréfringence obtenue conformément à la figure 2.
- La figure 5 illustre le principe d'un exemple d'application non limitatif d'une mémoire optique dynamique selon l'invention pour réaliser un stockage d'informations sous forme numérique.
- La figure 6 est une photographie expérimentale obtenue en mettant en oeuvre le principe illustré à la figure 5.
- La figure 7 est un diagramme illustrant trois courbes différentes représentant à titre comparatif le relâchement du dopant coloré mesuré par spectroscopie au cours du temps lorsque le matériau optique sol-gel est plongé dans un solvant, lorsque ce matériau a été préparé respectivement par hydrolyse rapide avec excès d'eau (CI) par hydrolyse rapide sous excès d'eau (C2), par hydrolyse lente sans eau (C3).
Dans tout le texte, l'expression "mémoire optique" désigne de façon générale tout dispositif dans lequel un effet optique de modification locale de biréfringence a été mémorisé conformément au procédé selon l'invention. Ainsi, cette expression n'est pas limitative de l'application de l'invention destinée à la réalisation d'une mémoire au sens électronique ou informatique du terme c'est-à-dire d'un dispositif de stockage d'informations sous forme numérique ou analogique. Par exemple, il est bien entendu qu'une mémoire optique selon l'invention peut être utilisée de façon générale aussi bien pour réaliser un interrupteur optique, un guide d'onde optique, un coupleur, un réseau de diffraction,...
La figure 1 illustre le schéma de principe d'un élément de mémoire optique permettant de mettre en oeuvre un procédé selon l'invention tel qu'il a été utilisé expérimentalement dans les essais décrits ci-après. Cet élément de mémoire optique comporte un élément 1 échantillon d'un matériau optique constitué d'une composition solide amorphe dopée obtenue par réaction d'hydrolyse lente à basse température et à l'air avec polycondensation d'un mélange d'au moins deux alcoolates métalliques M (ORl)n et M' (OR2)n' où R1 et R2 sont des groupements akyles comprenant 1 à 5 atomes de carbone et M est le silicium, M' est un métal choisi parmi le zirconium
IV, le titane IV,l'afnium IV et l'aluminium. Un tel procédé de préparation par hydrolyse lente à basse température d'alkoxydes avec incorporation d'un dopant est connu en lui-même de longue date du document FR-A-2 545 003 qui est incorporé à la présente description par référence. On obtient ainsi des gels transparents denses avec de bonnes propriétés mécaniques simplement en attendant que la réaction d'hydrolyse lente s'effectue d'elle-même sans chauffage. En pratique, le mélange d'alkoxydes de départ avec le dopant devient visqueux et gélifie en une semaine à température ambiante, et le durcissement est obtenu au bout d'environ un mois à température ambiante.
Selon l'invention, la composition est conforme à la formule (I) et est obtenue par hydrolyse lente à basse température, les produits de départ étant
- des alcoolates Si(OR')4 où R' est un groupement alkyl de 1 à 5 atomes de carbone ; et/ou des vinyle silanes et alkylsilanes de formule R3 - Si (OR')3 où R3 est un groupement vinyle ou alkyl de 1 à 7 atomes de carbone
- des alcoolates M'(OR')n'
- des alcoolates M" (OR')n" si z est différent de zéro.
Toutes les compositions répondant à la formule (I) obtenues par hydrolyse lente qui sont décrites dans le document FR-A-2 545 003 sont utilisables. Ces compositions sont solides mais comprennent des pores dans lesquelles un dopant peut être inclus lorsque ce dopant est ajouté aux produits de départ.
On sait que pour que le procédé d'hydrolyse lente puisse s'effectuer, il est nécessaire que le mélange comporte au moins deux alkoxydes de métaux différents M et
M'. Des résultats particulièrement avantageux ont été obtenus, selon l'invention, en utilisant le zirconium et le silicium, et plus particulièrement avec une matrice sol-gel élaborée dans le système sio2 - ZrO2.
Le dopant inclus dans les pores de la composition poreuse est, selon l'invention, au moins un colorant anisotrope polarisable, par exemple choisi dans le groupe constitué d'une rhodamine, d'une sulforhodamine et d'une fluorescéine. Cette liste est donnée uniquement à titre d'exemple et n'est pas limitative. Le dopant doit être une molécule polarisable et anisotrope pouvant être incluse dans les pores de la composition poreuse et comportant un groupe polaire à sa périphérie pour pouvoir être liée à la composition poreuse par des interactions électrostatiques de type Van Der Waals ou liaison hydrogène. Le dopant doit être compatible avec la matrice et les produits de départ de son procédé de fabrication (ainsi qu'avec les solvants).
I1 doit aussi avoir une bande d'absorption voisine d'une longueur d'onde de source laser à haute densité de puissance. C'est pourquoi le dopant est avantageusement un colorant laser. Plusieurs colorants différents peuvent être mélangés.
Avantageusement, les alcoolates métalliques sont Zr(OC4Hg)4 et Si(OC2H5)4 mélangés dans des proportions molaires de 1 à 4 dans une solution alcoolique d'éthanol en quantité égale à celle des alcoolates métalliques.
Avantageusement également, d'excellents résultats ont été obtenus selon l'invention avec la rhodamine 640 ajoutée à 2.10 4 moles/l dans le mélange de départ à titre de colorant dopant.
La mémoire optique dynamique selon l'invention comporte également une source 2 laser de rayonnement électromagnétique cohérent polarisé rectilignement, dirigé sur l'élément 1 de matériau optique, et dont la longueur d'onde est choisie en dehors des bandes d'absorption de ce matériau optique c'est-à-dire du colorant inclus dans les pores de la composition poreuse solide. Sur la figure 1, le rayonnement électromagnétique issu de la source 2 est représenté schématiquement sous la forme d'un rayon, mais il est clair que ce rayonnement électromagnétique peut être sous la forme d'un faisceau ou d'une pluralité de rayons parallèles venant frapper l'échantillon, chaque rayon ayant sa polarisation contrôlée dans une direction prédéterminée.
Le rayonnement électromagnétique polarisé issu de la source 2 est un rayonnement à haute densité de puissance. Plus précisément, l'énergie véhiculée par le rayonnement électromagnétique polarisé issu de la source 2 est du même ordre que ou supérieur à l'énergie d'interaction électrostatique entre le dopant et la composition solide poreuse. Mais cette énergie doit rester inférieure bien évidemment à l'énergie de liaison et de cohésion aussi bien de la composition solide poreuse que du colorant afin d'éviter une détérioration de l'élément 1 de matériau optique.
Avantageusement et selon l'invention, la source 2 de rayonnement électromagnétique polarisé est constituée d'un laser à impulsions femtosecondes ou picosecondes. La longueur d'onde du rayonnement électromagnétique polarisé est choisie en dehors des bandes d'absorption du colorant dopant, mais au voisinage d'une bande d'absorption. Plus particulièrement et selon l'invention, la longueur d'onde est choisie dans une portion extrême de la bande d'absorption du colorant où celui-ci présente une absorption non nulle mais faible -notamment inférieure à 10% de son absorption maximum-. Avantageusement et selon l'invention, la longueur d'onde de la source 2 est comprise entre 300 et 2 000 nanomètres, notamment de l'ordre de 600 à 630 nanomètres.
Avantageusement et selon l'invention, le rayonnement électromagnétique polarisé est un rayonnement à impulsions véhiculant une densité de puissance très supérieure à 50 GW/cm2, notamment de l'ordre de 500 GW/cm2.
La source 2 de rayonnement électromagnétique comporte des moyens de commande de la direction de polarisation du rayonnement électromagnétique polarisé notamment de chaque rayon de ce rayonnement électromagnétique- entre au moins deux directions faisant un angle a entre elles -notamment de 45 -. Avantageusement, la source 2 comporte des moyens 3 de commande de la direction de polarisation du rayonnement électromagnétique selon toute direction comprise entre deux directions perpendiculaires l'une à l'autre. Ces moyens 3 de commande peuvent être constitués d'un polariseur 3 placé immédiatement en sortie du laser 4 émettant le rayonnement électromagnétique.
Par ailleurs, la mémoire optique selon l'invention comporte des moyens 5, 6, 7 et 8 de lecture optique aptes à détecter sans la modifier la valeur de la biréfringence induite dans l'élément de matériau optique 1. Ces moyens 5, 6, 7 et 8 de lecture optique sont constitués d'une cellule de Kerr à analyseur et polariseur croisés à 900 et d'une source laser 5 de faible puissance ainsi que d'un mesureur de puissance 8. Ainsi, ils comprennent un laser 5 tel qu'un laser He-Ne émettant une onde plane continue en un rayon ou un faisceau dirigé sur l'élément 1 de matériau optique, un polariseur 6 polarisant l'onde issue du laser hélium néon 5 selon une direction constante de 0 de référence, ce polariseur étant interposé entre le laser 5 et l'échantillon 1 et un analyseur 7 et un détecteur 8 de puissance placés de l'autre côté de l'élément 1 de matériau optique, l'analyseur 7 étant croisé à 900 pour mesurer la transmission lumineuse à travers l'élément 1 polarisée selon une direction à 900 avec la direction de référence à 00.
Ainsi, lorsqu'aucune biréfringence n'est induite dans l'élément 1, le détecteur 8 détecte une transmission nulle. Au contraire, si une certaine biréfringence est induite dans le milieu avec des axes neutres non parallèles aux directions du polariseur 6 ou de l'analyseur 7, la transmission détectée est non nulle
Ainsi, il peut être démontré que lorsque les axes neutres du matériau biréfringent (axe ordinaire et axe extraordinaire) sont placés à 450 des axes du polariseur 6 et de l'analyseur 7, la transmission est maximale et vaut
T = sin2 (2e En/landa) où e est l'épaisseur de l'élément 1, landa la longueur d'onde du rayonnement issu du laser 5, et En la différence d'indice de réfraction entre les deux axes neutres du matériau optique biréfringent.
La transmission T est la valeur du rapport de la puissance P détectée par le détecteur 8 divisée par la puissance PO émise en sortie du polariseur 6.
Les figures 2 à 4 illustrent les résultats obtenus avec un échantillon 1 de matériau optique sol-gel à matrice solide poreuse Si02-Zr02 dopée à la rhodamine 640. Pour obtenir ce matériau optique, on a mélangé les alkoxydes
Zr(0C4H9)4 et Si(oC2H5)4 en proportions molaires 1 : 4 en atmosphère sèche dans l'éthanol, le rapport volumique d'éthanol par rapport aux alkoxydes étant maintenu à 1. Le mélange a été agité quelques minutes et dopé avec la rhodamine 640 perchlorate à une concentration de 2.10 moles/litre. On a obseryé une gélification complète à température ambiante au bout d'une semaine. Après un mois en atmosphère ambiante on a obtenu des échantillons transparents, denses, d'aspect vitreux, et qui ne nécessitent aucun polissage ni aucun traitement avant l'utilisation optique. Le volume des échantillons correspond à environ 10% du volume initial de la solution.
Lorsque les deux échantillons ont été plongés dans l'alcool, on n'a pu observer aucun relâchement de colorant.
Ces échantillons ont été soumis au procédé selon l'invention illustré par la figure 1 avec une source laser de rayonnement électromagnétique polarisé 2 produite à partir d'un laser à colorant à mode bloqué passivement opérant à la longueur d'onde de 620 nanomètres et amplifiée par un amplificateur à colorant à quatre étages pompé par un laser Nd-YaG doublé en fréquence . Ce laser à colorant est décrit dans la publication A.Migus, C. V. Shank, E. P.
Ippen and R.L. Fork IEEE, Journal of Quantum Electronics 18, 1982, Page 101. Ce laser émet des impulsions de 100 femtosecondes avec une énergie d'environ 1 microjoule par impulsion, et génère ainsi une puissance crête de 10 méga watts. Le taux de répétition des impulsions était de 50
Hertz. Le laser 5 de la cellule de Kerr utilisé pour la lecture était un laser à onde continue He-Ne de 4 milliwatts. Les faisceaux sont focalisés sur l'échantillon en un point d'un diamètre d'environ 50 micromètres. Bien évidemment, le rayon laser de la cellule de Kerr pour la lecture est focalisé au même point que le rayon laser polarisé issu de la source 2 à haute densité de puissance.
La transmission observée par le detecteur 8 placé après l'analyseur 7 en fonction du nombre d'impulsions émises par la source 2 est représentée par la courbe de la figure 2. Au départ, aucune transmission n'est observée puisque la biréfringence de l'échantillon 1 est nulle. Dès le premier tir de la source 2 on a constaté une transmission d'environ 0,25%. Après environ une centaine de tirs, la valeur de la transmission est montée à environ 6%.
La polarisation du rayonnement électromagnétique polarisé issu de la source 2 était dirigée à 450 par rapport aux directions du polariseur 6 de l'analyseur 7, comme représenté sur la figure 1.
Après avoir créé cette modification locale de biréfringence dans l'échantillon 1, on a cherché à annuler cette biréfringence en remplaçant la polarisation du rayonnement électromagnétique polarisé de la source 2 à 0 ou 900, c'est-à-dire parallèlement à l'une des directions du polariseur 6 ou de l'analyseur 7. La figure 3 illustre le résultat obtenu lorsque l'on a placé la direction de polarisation du rayonnement électromagnétique de la source 2 à 00. On voit (traits pointillés) que la transmission a diminué jusqu'à une valeur très faible qui en pratique était inférieure à 0,5%. A partir de cette nouvelle valeur quasiment nulle, on a replacé la polarisation du rayonnement électromagnétique polarisé de la source 2 à 450 pour retrouver une transmission de l'ordre de 6%. Cette expérience a été répétée pendant plus de dix cycles et aucune modification du comportement du matériau n'a été observée. On constate donc qu'avec une simple modification de la direction de polarisation de la source 2, on peut modifier l'état de la biréfringence au point de l'échantillon 1 frappé par le rayonnement électromagnétique polarisé entre une valeur nulle ou quasiment nulle et une valeur non nulle correspondant à une transmission de l'ordre de 6%.
Par ailleurs, après avoir induit une biréfringence dans l'échantillon 1 conformément à la figure 2 correspondant à une transmission de l'ordre de 6%, on a coupé la source 2 en laissant l'échantillon 1 soumis à la cellule de Kerr, c'est-à-dire en maintenant l'analyse de la transmission par l'analyseur 7 du faisceau émis par le laser 5. La figure 4 illustre en pourcentage la variation de la transmission détectée par l'analyseur 7 au cours du temps. Comme on le voit, la transmission diminue en fait quelque peu les premières heures après l'enregistrement, mais se maintient à un taux de 70% de la valeur maximale après plusieurs jours. Dix jours après l'enregistrement, le taux de transmission était toujours de 70%.
Dans les essais, l'échantillon utilisé avait une épaisseur de 0,7 millimètre et les valeurs de transmission étaient mesurées à une longueur d'onde de 632,8 nanomètres.
On a donc pu estimer que la biréfringence induite dans le matériau était de l'ordre de 3,5
On voit ainsi qu'il est possible de modifier localement (sur un point de diamètre de l'ordre de 50 micromètres) la biréfringence d'un matériau conformément à l'invention. Dès lors, la même expérience que celle mentionnée ci-dessus sur un point a été répétée avec cinq points différents et proches les uns des autres comme illustré par la figure 5. L'image de gauche de la figure 5 est celle obtenue après avoir mémorisé quatre points que l'on a soumis au rayonnement électromagnétique polarisé à 450 issu de la source 2. Pour passer de l'image de gauche à l'image centrale, on a émis un rayon polarisé à 450 d'un diamètre de 50 micromètres au centre du carré formé par les quatre points précédents. On a constaté alors que l'image obtenue était simplement constituée des quatre points précédents et du point central normalement enregistré. Et pour passer à l'image de droite, on a replacé la direction du rayon polarisé issu de la source 2 à 0 en n'émettant des tirs que sur le point central. Celui-ci a alors simplement été effacé sans perturbation des quatre autres points.
On constate ainsi qu'il est possible d'adresser un seul point de l'échantillon 1 parmi une pluralité, sans constater aucune interaction entre les points voisins.
La résolution du matériau optique ainsi utilisée à titre de mémoire optique peut être largement inférieure à 50 micromètres et est en fait limitée par la taille des molécules. La résolution du dispositif est donc de fait limitée par la dimension des rayonnements laser. La dimension de l'échantillon 1 peut être choisie arbitrairement puisqu'aucune connexion électrique n'est nécessaire.
On peut ainsi par exemple réaliser une matrice comprenant un million de pixels adressés avec un rayon laser de 25 micromètres de diamètre sur un échantillon carré de 2,5 cm de côté. Une telle matrice pourrait permettre de réaliser ainsi une mémoire d'informations numériques de 1 millions de bits sur un très faible volume et à très faible coût.
De plus, on remarquera que la source 2 de rayonnement électromagnétique polarisé aussi bien que la cellule de Kerr peuvent être réalisées en logique parallèle (par exemple comme déjà décrit par la publication G.
Moddel, K.M. Johnson, W. Li and R. A. Rice, Appl. Phys.
Lett. 55, 1989, page 537).
La figure 6 illustre une photographie en négatif représentant l'image obtenue en sortie de l'échantillon 1 dont quatre points ont été adressés par modification locale de biréfringence, deux points opposés étant séparés de 100 micromètres.
Si la figure 5 illustre le principe de la réalisation d'une mémoire informatique numérique à partir d'une mémoire optique selon l'invention en attribuant par exemple la valeur 0 à un point dont la biréfringence est nulle et la valeur 1 à un point dont la biréfringence est non nulle, on peut également faire varier la direction de polarisation du rayonnement électromagnétique polarisé issu de la source 2 entre toutes directions comprises entre 0 et 900 de façon à faire varier continûment la transmission entre 0 et 6%. On peut alors de façon extrêmement précise réaliser une mémoire analogique.
D'autres essais ont été réalisés de façon identique à l'essai précédent mais avec d'autres colorants, à savoir la fluorescéine 548, la rhodamine 610, la rhodamine 110, la sulforhodamine B et la rhodamine 6G.
Les résultats obtenus avec ces autres colorants ont été encore meilleurs qu'avec la Rhodamine 640.
Par ailleurs, les mêmes essais que ceux précédemment décrits ont été réalisés à titre comparatif avec des compositions sol-gel également dopées avec un colorant et obtenues par hydrolyse rapide avec ' ou sans excès d'eau. Ces procédés d'hydrolyse et de polycondensation rapide sont connus en eux-mêmes, par exemple de la publication "Sol-gel science", C.J. Brinker et G.W. Scherer, Academic Press (1990). Avec l'utilisation d'un procédé de préparation par hydrolyse rapide, il n'a pas été possible de constater un effet mémoire dans la modification de biréfringence induite.
Pour expliquer ce phénomène, on a réalisé des compositions sol-gel dopées au vert de Malachite avec des matrices dans le système SiO2-ZrO2 par hydrolyse lente, par hydrolyse rapide sans excès d'eau, et par hydrolyse rapide en excès d'eau, respectivement. Les trois échantillons obtenus ont été plongés dans l'alcool et on a observé le relâchement de colorant en fonction du temps par spectroscopie à la longueur d'onde de 620 nanomètres correspondant au pic du spectre d'absorption du vert de
Malachite. La figure 7 représente sur la courbe C1 le résultat obtenu avec l'échantillon préparé avec l'hydrolyse rapide en excès d'eau, sur la courbe C2 les résultats obtenus avec l'échantillon préparé en hydrolyse rapide sans excès d'eau et par la courbe C3 les résultats obtenus avec l'échantillon préparé en hydrolyse lente conformément à l'invention. Comme on le voit, les échantillons préparés avec l'hydrolyse rapide génèrent un relâchement de colorant contrairement à l'échantillon du matériau optique utilisé conformément à l'invention. On démontre ainsi que dans un échantillon obtenu par hydrolyse lente, la taille des pores de la matrice est voisine de la taille de la molécule de dopant de façon à emprisonner ces molécules de dopant sans libération possible. Lorsque le champ électrique induit par la source de rayonnement électromagnétique polarisé est appliqué aux molécules anisotropes polarisables du dopant, ce champ électrique induit probablement une rotation de ces molécules à l'intérieur des pores à l'encontre des interactions électrostatiques de type Van Der Waals ou liaison hydrogène qui unissent la molécule de dopant et la matrice poreuse.
Le procédé et la mémoire optique selon l'invention permettent d'envisager toutes les applications possibles d'une modification locale permanente et réinscriptible de biréfringence dans un matériau optique. Il peut s'agir des mémoires informatiques totalement optiques à très haute capacité comme indiqué ci-dessus, ou des interrupteurs optiques, réseaux neuraux, corrélateurs, guides d'ondes, multiplicateurs de fréquences,...

Claims (27)

REVENDICATIONS
1. Mémoire optique dynamique caractérisée en ce qu'elle comporte un élément de matériau optique constitué d'une composition solide amorphe se présentant sous forme de gel transparent de formule v yM zRuOt
Dans laquelle
M représente le silicium,
M' représente au moins un métal choisi parmi le zirconium IV, le titane IV, l'hafnium IV et l'aluminium,
N" représente au moins un métal choisi parmi le lithium, le sodium, le potassium, le germanium, le niobium V et le tantale V,
R représente au moins un groupement vinyle et/ou un groupement alkyl ayant 1 à 7 atomes de carbone,
x, y, z, u qui représentent les proportions molaires respectives des constituants M, M', M" et R sont des nombres qui satisfont à l'ensemble des conditions suivantes
O < y+z < 2x
O < z < 8y
x et y sont différents de O,
u étant tel que la proportion pondérale des constituants R par rapport à l'ensemble des constituants M,
M', M" et oxygène est inférieure ou égale à 50%,
t est le nombre molaire d'atomes d'oxygène, le nombre t dépendant des proportions et de la valence des divers éléments et groupements présents dans la composition et pouvant être calculé à partir de ces deux données cette composition étant dopée avec au moins un élément colorant anisotrope polarisable inclus dans les pores de la composition, en ce qu'elle comporte au moins une source (2) laser de rayonnement électromagnétique polarisé rectilignement, dirigé sur l'élément de matériau optique, et en ce que la densité de puissance et la longueur d'onde du rayonnement électromagnétique ainsi que la nature du colorant dopant le matériau optique, sont choisis de façon que la biréfringence du matériau optique soit modifiée dans ses zones soumises au rayonnement électromagnétique.
2. Mémoire selon la revendication 1, caractérisée en ce que la longueur d'onde du rayonnement électromagnétique et le colorant sont choisis de telle sorte que la longueur d'onde soit située en dehors de la bande d'absorption du colorant.
3. Mémoire selon la revendication 2, caractérisée en ce que la longueur d'onde est choisie au voisinage de la bande d'absorption du colorant.
4. Mémoire selon la revendication 3, caractérisée en ce que la longueur d'onde est choisie dans une portion extrême de la bande d'absorption du colorant où celui-ci présente une absorption non nulle mais faible -notamment inférieure à 10% de son absorption maximum-.
5. Mémoire selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisée en ce que la longueur d'onde du rayonnement électromagnétique est choisie entre 300 et 2 000 nm -notamment de l'ordre de 600 à 630 nm-.
6. Mémoire selon la revendication 5, caractérisée en ce que le colorant est choisi dans le groupe constitué d'une rhodamine,d'une sulforhodamine et d'une fluorescéine.
7. Mémoire selon les revendications 5 et 6, caractérisée en ce que la longueur d'onde est de l'ordre de 620 nm et en ce que le colorant est choisi parmi la rhodamine 640, la rhodamine 610, la rhodamine 110, la rhodamine 6G, la fluorescéine 548 et la sulforhodamine B.
8. Mémoire selon la revendication 7, caractérisée en ce que M' est le zirconium IV.
9. Mémoire selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisée en ce que la source (2) laser est une source à impulsions dont la durée est inférieure à 1 ns.
10. Mémoire selon la revendication 9, caractérisée en ce que les impulsions ont une durée comprise entre 1 et 200 femtosecondes.
11. Mémoire selon l'une quelconque des revendications 1 à 10, caractérisée en ce que la densité de puissance du rayonnement électromagnétique issu de la source (2) laser est supérieure à 50 GW/cm2.
12. Mémoire selon la revendication 11, caractérisée en ce que la densité de puissance est de l'ordre de 500
GW/cm2.
13. Mémoire selon l'une quelconque des revendications 1 à 12, caractérisée en ce qu'elle comporte des moyens (3) de commande de la direction de polarisation du rayonnement électromagnétique polarisé entre au moins deux directions formant un angle non nul (a) entre-elles.
14. Mémoire selon l'une quelconque des revendications 1 à 13, caractérisée en ce qu'elle comporte des moyens (5, 6, 7) de lecture optique aptes à détecter sans la modifier la valeur de la biréfringence induite dans l'élément de matériau optique (1).
15. Mémoire selon la revendication 14, caractérisée en ce que les moyens (5, 6, 7) de lecture optique sont constitués d'une cellule de Kerr à analyseur (7) et polariseur (6) croisés à 900 et à source laser (5) de faible puissance.
16. Procédé pour obtenir une modification locale permanente mais modifiable de la biréfringence d'un matériau optique, caractérisé en ce qu'on utilise un matériau optique constitué d'une composition solide amorphe se présentant sous forme de gel transparent de formule MXM yM zRuOt
Dans laquelle
M représente le silicium,
M' représente au moins un métal choisi parmi le zirconium IV, le titane IV, l'hafnium IV et l'aluminium,
M" représente au moins un métal choisi parmi le lithium, le sodium, le potassium, le germanium, le niobium V et le tantale V,
R représente au moins un groupement vinyle et/ou un groupement alkyl ayant 1 à 7 atomes de carbone,
x, y, z, u qui représentent les proportions molaires respectives des constituants M, M', M" et R sont des nombres qui satisfont à l'ensemble des conditions suivantes
O < y+z < 2x
O < z < 8y
x et y sont différents de O,
u étant tel que la proportion pondérale des constituants R par rapport à l'ensemble des constituants M,
M', M" et oxygène est inférieure ou égale à 50%,
t est le nombre molaire d'atomes d'oxygène, le nombre t dépendant des proportions et de la valence des divers éléments et groupements présents dans la composition et pouvant être calculé à partir de ces deux données cette composition étant dopée avec au moins un colorant anisotrope polarisable inclus dans les pores de la composition, en ce que l'on soumet au moins une zone d'un élément de ce matériau optique à un rayonnement électromagnétique cohérent polarisé rectilignement, et en ce que l'on choisit la densité de puissance et la longueur d'onde du rayonnement électromagnétique ainsi que la nature du colorant dopant le matériau optique de façon que la biréfringence des zones de l'élément de matériau optique soit modifiée sous l'effet du rayonnement électromagnétique.
17. Procédé selon la revendication 16, caractérisé en ce que la longueur d'onde du rayonnement électromagnétique et le colorant sont choisis de telle sorte que la longueur d'onde soit située en dehors de la bande d'absorption du colorant.
18. Procédé selon la revendication 17, caractérisé en ce que la longueur d'onde est choisie au voisinage de la bande d'absorption du colorant.
19. Procédé selon la revendication 18, caractérisé en ce que la longueur d'onde est choisie dans une portion extrême de la bande d'absorption du colorant où celui-ci présente une absorption non nulle mais faible -notamment inférieure à 10% de son absorption maximum.
20. Procédé selon l'une quelconque des revendications 16 à 19, caractérisé en ce que la longueur d'onde du rayonnement électromagnétique est choisie entre 300 et 1 200 nm -notamment de l'ordre de 600 à 630 nm-.
21. Procédé selon la revendication 20, caractérisé en ce que le colorant est choisi dans le groupe constitué d'une rhodamine, d'une sulforhodamine et d'une fluorescéine.
22. Procédé selon les revendications 20 et 21, caractérisé en ce que l'on choisit la longueur d'onde de l'ordre de 620 nm et le colorant parmi la rhodamine 640, la rhodamine 610, la rhodamine 110, la rhodamine 6G, la fluorescéine 548 et la sulforhodamine B.
23. Procédé selon l'une quelconque des revendications 16 à 22, caractérisé en ce que le rayonnement électromagnétique est un rayonnement laser à impulsions dont la durée est inférieure à 1 ns.
24. Procédé selon la revendication 23, caractérisé en ce que les impulsions ont une durée comprise entre 1 et 200 femtosecondes.
25. Procédé selon l'une quelconque des revendications 16 à 24, caractérisé en ce que la densité de puissance du rayonnement électromagnétique est supérieure à 50 GW/cm2.
26. Procédé selon la revendication 25, caractérisé en ce que la densité de puissance est de l'ordre de 500 GW/cm2.
27. Utilisation d'un matériau optique constitué d'une composition solide amorphe se présentant sous forme de gel transparent de formule MXMyMzRuOt
Dans laquelle
M représente le silicium,
M' représente au moins un métal choisi parmi le zirconium IV, le titane IV, l'hafnium IV et l'aluminium,
M" représente au moins un métal choisi parmi le lithium, le sodium, le potassium, le germanium, le niobium V et le tantale V,
R représente au moins un groupement vinyle et/ou un groupement alkyl ayant 1 à 7 atomes de carbone,
x, y, z, u qui représentent les proportions molaires respectives des constituants M, M', M" et R sont des nombres qui satisfont à l'ensemble des conditions suivantes O < y+z < 2x
O < z < 8y
x et y sont différents de O,
u étant tel que la proportion pondérale des constituants R par rapport à l'ensemble des constituants M,
M', M" et oxygène est inférieure ou égale à 50%,
t est le nombre molaire d'atomes d'oxygène, le nombre t dépendant des proportions et de la valence des divers éléments et groupements présents dans la composition et pouvant être calculé à partir de ces deux données cette composition étant dopée avec au moins un colorant anisotrope polarisable inclus dans les pores de la composition pour obtenir un élément de mémoire optique dynamique à biréfringence modifiable de façon permanente mais réinscriptible.
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Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2545003A1 (fr) * 1983-04-27 1984-11-02 Centre Nat Rech Scient Compositions solides amorphes et homogenes a base de derives metalliques, sous forme de gels polymerises ou de verres, leur preparation et leur application
JPS62230625A (ja) * 1986-03-31 1987-10-09 Seiko Epson Corp 屈折率分布を有するガラス体の製造方法
JPH01270001A (ja) * 1988-04-22 1989-10-27 Seiko Epson Corp カラーフィルター
JPH01297292A (ja) * 1988-05-26 1989-11-30 Agency Of Ind Science & Technol ポルフィン系光記録材料
EP0353864A2 (fr) * 1988-07-05 1990-02-07 Gec-Marconi Limited Méthode de fabrication d'éléments optiques
GB2222400A (en) * 1988-09-05 1990-03-07 Stc Plc Doped elements

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2545003A1 (fr) * 1983-04-27 1984-11-02 Centre Nat Rech Scient Compositions solides amorphes et homogenes a base de derives metalliques, sous forme de gels polymerises ou de verres, leur preparation et leur application
JPS62230625A (ja) * 1986-03-31 1987-10-09 Seiko Epson Corp 屈折率分布を有するガラス体の製造方法
JPH01270001A (ja) * 1988-04-22 1989-10-27 Seiko Epson Corp カラーフィルター
JPH01297292A (ja) * 1988-05-26 1989-11-30 Agency Of Ind Science & Technol ポルフィン系光記録材料
EP0353864A2 (fr) * 1988-07-05 1990-02-07 Gec-Marconi Limited Méthode de fabrication d'éléments optiques
GB2222400A (en) * 1988-09-05 1990-03-07 Stc Plc Doped elements

Non-Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
PATENT ABSTRACTS OF JAPAN vol. 12, no. 96 (C-484)(2943) 29 Mars 1988 & JP-A-62 230 625 ( SEIKO ) 9 Octobre 1987 *
PATENT ABSTRACTS OF JAPAN vol. 14, no. 31 (P-993)22 Janvier 1990 & JP-A-1 270 001 ( SEIKO ) 27 Octobre 1989 *
PATENT ABSTRACTS OF JAPAN vol. 14, no. 83 (M-936)(4026) 16 Février 1990 & JP-A-1 297 292 ( AGENCY OF IND SCIENCE & TECHNOL ) 30 Novembre 1989 *

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FR2681445B1 (fr) 1993-11-12

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