اثر نورشکست

**اثر نورشکست**  یک اثر نوری غیرخطی است که در بلورهای خاص و سایر موادی که با تغییر ضریب شکست خود به نور پاسخ می‌دهند، دیده می‌شود. این اثر می‌تواند برای ذخیره تمام‌نگاری‌های موقت و قابل‌پاک‌شدن استفاده شود و برای ذخیره‌سازی داده‌های تمام‌نگاری مفید است. همچنین می‌تواند برای ایجاد یک آینه مزدوج‌فاز یا یک سالیتون فضایی نوری استفاده شود.

## سازوکار
اثر نورشکست در چند مرحله رخ می‌دهد:
# یک مادهٔ نورشکست توسط باریکه‌های همدوس نور روشن می‌شود. (در تمام‌نگاری، اینها باریکههای نشانه و مرجع هستند) تداخل بین باریکه‌ها منجر به الگویی از حاشیه‌های تاریک و روشن در سراسر بلور می‌شود.
# در مناطقی که یک حاشیه روشن وجود دارد، الکترون‌ها می‌توانند نور را جذب کرده و از یک سطح ناخالصی به نوار هدایت ماده نور-برانگیخته شوند و یک حفره الکترونی (یک بار مثبت خالص) باقی بگذارند. سطوح ناخالصی انرژی‌ای بین انرژی‌های نوار ظرفیت و نوار هدایت ماده دارند.
# الکترون‌ها پس از قرار گرفتن در نوار هدایت، آزادانه حرکت می‌کنند و در سراسر بلور پخش (نفوذ) می‌شود. از آنجایی که الکترون‌ها ترجیحاً در حاشیه‌های روشن برانگیخته می‌شوند، جریان خالص پخش الکترون به سمت نواحی حاشیه تاریک ماده است.
# در حالی که در نوار هدایت هستند، الکترون‌ها ممکن است با احتمال کمی با حفره‌ها بازترکیب شوند و به سطوح ناخالصی بازگردند. سرعتی که این بازترکیب رخ می‌دهد، میزان پخش الکترون‌ها و در نتیجه قدرت کلی اثر نورشکست در آن ماده را تعیین می‌کند. پس از بازگشت به سطح ناخالصی، الکترون‌ها به دام می‌افتند و دیگر نمی‌توانند حرکت کنند، مگر اینکه دوباره به نوار هدایت (توسط نور) برانگیخته شوند.
# با توزیع مجدد الکترون‌ها در نواحی تاریک ماده، که باعث ایجاد حفره‌هایی در نواحی روشن می‌شود، توزیع بار حاصل باعث ایجاد یک میدان الکتریکی می‌شود که به عنوان *میدان [[بار فضایی]]* شناخته می‌شود و در بلور ایجاد می‌شود. از آنجایی که الکترون‌ها و حفره‌ها به دام افتاده و بی‌حرکت هستند، میدان بار فضایی حتی پس از حذف باریکه‌های نور نیز پابرجا می‌ماند.
# میدان بار فضایی داخلی، از طریق اثر الکترواپتیکی، باعث تغییر ضریب شکست بلور در مناطقی می‌شود که میدان در آنها قوی‌تر است. این امر باعث می‌شود که یک توری با ضریب شکست متغیر مکانی در سراسر بلور ایجاد شود. الگوی توری تشکیل شده، از الگوی تداخل نوری که در ابتدا بر بلور اعمال شده است، پیروی می‌کند.
# توری ضریب شکست اکنون می‌تواند نور تابیده شده به بلور را پراش کند، و الگوی پراش حاصل، الگوی اصلی نور ذخیره شده در بلور را بازسازی می‌کند.

## کاربرد
اثر نورشکست می‌تواند برای تمام‌نگاری پویا و به ویژه برای تمیزسازی باریکه‌های همدوس استفاده شود. به عنوان مثال، در مورد تمام‌نگاری، روشن کردن توری فقط با باریکه مرجع باعث بازسازی باریکه سیگنال اصلی می‌شود. هنگامی که دو باریکه لیزر همدوس (که معمولاً با تقسیم‌سازی باریکه لیزر با استفاده از یک تقسیم‌کننده باریکه به دو باریکه و سپس هدایت مناسب توسط آینه‌ها به دست می‌آیند) درون یک بلور نورشکست عبور می‌کنند، توری با ضریب شکست حاصل، باریکه‌های لیزر را پراش می‌دهد. در نتیجه، یک باریکه انرژی می‌گیرد و به قیمت کاهش شدت نور باریکه دیگر، شدیدتر می‌شود. این پدیده نمونه‌ای از مخلوط‌سازی دوموج است. در این پیکربندی، شرط پراش براگ به‌طور خودکار برآورده می‌شود.

الگوی ذخیره شده در داخل بلور تا زمانی که پاک شود، باقی می‌ماند؛ این کار را می‌توان با پُر کردن بلور با نور یکنواخت انجام داد که الکترون‌ها را به نوار هدایت برمی‌گرداند و به آنها اجازه می‌دهد تا به‌طور یکنواخت‌تری توزیع شوند.

مواد نورشکست شامل تیتانات باریم (BaTiO3)، نیوبات لیتیُم (LiNbO3)، تلورید روی آلاییده شده با وانادیُم (ZnTe:V)، مواد نورشکست آلی، فوتوپلیمرهای خاص و برخی ساختارهای چاه کوانتومی چندگانه هستند.

## منابع

رده:تمام‌نگاری
رده:مواد نوری
رده:نورشناسی غیرخطی