Interactions lumière/matière
Optoélectronique-hyperfréquence - Contrôle optique de fonctions électroniques

Définition des interactions d'une onde électromagnétique

À la rencontre d'un matériau, les champs électrique E et magnétique B qui définissent une onde électromagnétique évoluant dans le temps à une pulsation ω et suivant un vecteur d'onde k, vont interagir avec les propriétés électromagnétiques du milieu telles que sa permittivité (ou indice), sa perméabilité et sa conductivité.

Durant cette interaction, le couplage de ces champs avec la matière à différents ordres va créer des effets sur la polarisation du milieu (tableau 1).

Comportement réfractif

Dans le cas d'une réfraction de cette onde à une longueur d'onde pour laquelle ce milieu est obligatoirement transparent (isolant), c'est-à-dire, pour une large bande spectrale pour les matériaux diélectriques, des interactions électro- ou acousto-optiques à différents ordres permettent de modifier l'indice du milieu traversé et donc de transmettre l'onde incidente sous différents angles selon la loi de réfraction bien connue de Snell-Descartes.

L'interaction d'une onde optique avec un matériau sera différente suivant la nature du matériau. Dans le cas d'un matériau conventionnel (n > 1), l'angle de réfraction sera positif et dans le cas d'un matériau artificiel (n < 0) cet angle de réfraction sera négatif (figure 1).

Ci-dessus : Interaction d'une onde optique avec un milieu conventionnel ou artificiel (n < 1)

Comportement réflecteur

Dans le cas d'une interaction avec un milieu totalement réfléchissant, l'onde incidente va être réfléchie sous un angle égal à l'angle d'incidence pour un milieu conducteur. Si le milieu est isolant, l'onde est réfléchie et/ou diffractée sous un angle respectant la relation de réflexion de Snell-Descartes.

Comportement absorbant

C'est sur ce type de matériaux et en particulier sur ceux qui présentent une bande interdite (matériau semi-conducteur) que se focalisera cet article.