Der photorefraktive Effekt ist seit 1969 als eigenständiges physikalisches Phänomen bekannt. Er beschreibt die Induktion lokaler revesible Brechungsindexänderungen mittels ungleichförmige Beleuchtung. Photorefraktive Materialien sind aus einer ganzen Reihe von Materialklassen bekannt, von denen anorganische Kristalle (zB eisendotiertes Lithiumniobat) die etabliertesten sind. Daneben konnte der photorefraktive Effekt in organischen Kristallen, organischen Polymeren und Gläsern, sowie Flüssigkristallzellen nachgewiesen werden.
Grundlage des photorefraktiven Effektes ist eine Kombination verschiedener Materialeigenschaften wie folgt (triviale Forderungen, wie zB opt. Transparenz werden vorausgesetzt):
1) Photosensitivität -> optische Bestrahlung muß Ladungsträger erzeugen können.
2) Photoleitung -> erzeugte Ladungsträger müssen beweglich sein.
3) E-feldabhängiger optischer Brechungsindex (Pockels-Effekt, Kerr-Effekt) -> ein internes elektrisches Raumladungsfeld muß den Brechungsindex des Materials beeeinflussen können.
Der photorefraktive Effekt an sich kann formal in einen Mehrstufenprozeß zerlegt werden, der wie folgt abläuft:
a) Ungleichförmige Beleuchtung des Substrates und Erzeugung mobiler Ladungsträger in den hellen Zonen
b) Umverteilung der Ladungsträger in dunkle Zonen (beinhaltet auch eine Egalisierung einer inhomogenen Ladungträgerverteilung)
c) Ausbildung einer inhomogenen Raumladungsverteilung und eines entsprechenden Raumladungsfeldes (Poisson-Gleichung).
d) Beeinflussung des makroskopischen Brechungsindex des Systems durch das enstandene Raumladungsfeld
-> man beachte, daß diese Schrittzerlegung rein formal ist und real faktisch simultan abläuft.
Photorefraktive Materialien haben als potentielle voll reversible optisch-holographische Datenspeicher eine gewisse Prominenz erlangt. Dazu wird zur ungleichförmigen Beleuchtung ein Interferenzmuster aus einem informationstragenden Laserstrahl und einem Referenzstrahl genutzt. Als Information kommt zB das Hologram einer Bitmatrix in Frage.
Die Materialien konnten die anfangs hohen Erwartungen jedoch nur teilweise erfüllen. Die ständige Erweiterung des superparamagnetischen Limits und die damit nach wie vor konkurrenzlosen wirtschaftlichen Vorteile magnetischer Seichermedien haben diese Zukunftstechnologie bis dato davon abgehalten die Schwelle vom physikalischen Phänomen zur kommerziellen Nutzung erwähnenswert zu überschreiten.
Quelle: mein Kopf - ich werde aber in der nächsten Zeit einige Standardliteraturstellen zum Thema anfügen.
