Etude d’un disque holographique de type Lippmann

Le travail présenté dans ce chapitre concerne l’étude du schéma de lecture par détection homodyne dans une architecture de stockage holographique plus aboutie par rapport au montage de démonstration présenté dans le chapitre précédent. A savoir, l’objectif est d’obtenir un signal de lecture ayant une intensité utile absolue d’une part plus importante, et d’autre part mise en évidence par une détection différentielle comme il a été proposé dans le chapitre 2, afin de supprimer l’offset de réflexion. Pour cela, le choix du matériau d’enregistrement s’est naturellement orienté vers une couche de photopolymère pour les raisons suivantes. Les efficacités de diffraction accessibles dans ce cas sont importantes et il est aisé d’obtenir une surface de l’échantillon de plusieurs centimètres carrés. Ceci est propice à l’enregistrement de nombreux réseaux de Bragg dans des zones adjacentes de l’échantillon et ainsi à la détermination de leur espacement optimum en terme de compromis entre capacité et diaphonie. En outre, les effets physiques et chimiques intervenant dans un tel matériau pourront être identifiés expérimentalement, ce qui contribuera à fournir des informations pertinentes dans la perspective à plus long terme d’une structuration en microfibres. Dans le cas présent, une telle structuration n’est bien sûr pas l’objectif et les réseaux seront enregistrés dans le photopolymère brut. Dans cette optique, ce chapitre présentera donc tout d’abord la configuration géométrique du matériau retenue, dite en disque de Lippmann [Maire 05-a], et les performances théoriques qu’elle implique, pour ensuite décrire sa mise en œuvre expérimentale.

Etude théorique des performances du disque de Lippmann

Nous désignons par structure en disque de Lippmann le fait de placer le milieu d’enregistrement, à savoir un photopolymère, directement sur un miroir faisant partie intégrante de la structure. L’architecture résultante est ainsi présentée figure 4.1, en ignorant le substrat supplémentaire situé au dessus du milieu holographique. A l’écriture, le faisceau incident, considéré comme gaussien, est donc focalisé sur le miroir semi-réfléchissant pour inscrire un réseau de Bragg aux longueurs d’onde voulues par interférence avec sa réflexion. Au bout du compte des piles de réseaux multiplexés en longueur d’onde sont ainsi créés. La même configuration est alors utilisée pour la procédure de lecture par détection homodyne, au cours de laquelle une détection différentielle entre les intensités réfléchie et transmise par la structure sera mise en œuvre.Afin de pouvoir juxtaposer de manière dense les piles d’hologrammes, il paraît adapté de focaliser le faisceau d’écriture-lecture sur le miroir de telle sorte que sa longueur de Rayleigh soit typiquement égale à l’épaisseur du matériau d’enregistrement. Outre le fait que la densité d’énergie peut alors être considérée comme constante au sein de l’épaisseur, c’est en effet dans cette configuration que l’aire S occupée par le faisceau gaussien sur la surface du matériau opposée au miroir est minimale. Avec une telle configuration, nous allons dans un premier temps déterminer l’incidence de l’épaisseur l du matériau sur la densité surfacique de données accessible par un disque de Lippmann. Celle-ci est proportionnelle au rapport du nombre de réseaux multiplexables N sur l’aire S évoquée précédemment. Comme du fait de la sélectivité de Bragg en longueur d’onde (1.31), N est inversement proportionnel à l et que d’après les relations (1.43) et (1.44), la surface S est proportionnelle à l, la capacité du disque de Lippmann est donc indépendante de l’épaisseur de sa couche de données.

Un tel comportement semble peu attractif pour atteindre de très hautes capacités, mais il comporte toutefois l’avantage de permettre à un niveau de capacité donné d’utiliser une ouverture numérique de focalisation d’autant plus faible que l’épaisseur est importante. Il paraît ainsi possible de relâcher considérablement les tolérances de fonctionnement du disque par rapport à celles des supports surfaciques classiques. Pour ces derniers, les marges de focalisation, d’inclinaison et de variation de l’épaisseur de la couche de protection sont en effet respectivement inversement proportionnelles à la puissance carrée, cubique et quatre de l’ouverture numérique, celle-ci atteignant 0,85 dans le cas du disque Blu-Ray [www.blu- ray.com]. En terme de débit de lecture, la procédure de lecture par détection homodyne a en outre le potentiel pour apporter une amélioration significative au disque de Lippmann.