ปรากฏการณ์โฟโตเรฟรักทีฟเป็น ปรากฏการณ์ ทางแสงแบบไม่เชิงเส้นที่พบในผลึก บางชนิด และวัสดุอื่นๆ ที่ตอบสนองต่อแสงโดยการเปลี่ยนแปลงดัชนีหักเห [ ^{1 ] ปรากฏการณ์} นี้สามารถใช้เพื่อจัดเก็บ โฮโลแกรมชั่วคราวที่ลบได้และมีประโยชน์สำหรับการจัดเก็บข้อมูลโฮโลแกรม [ ^{2 ] [ 3 ] นอกจาก}นี้ยังสามารถใช้เพื่อสร้างกระจกเฟสคอนจูเกตหรือโซลิตอนเชิงพื้นที่ทางแสงได้อีก ด้วย

ปรากฏการณ์โฟโตเรฟรักทีฟเกิดขึ้นหลายขั้นตอน:

1. วัสดุโฟโตริแฟรกทีฟจะถูกส่องสว่างด้วย ลำแสงที่สอดคล้องกัน (ในโฮโลแกรม ลำแสงเหล่านี้จะเป็นลำแสงสัญญาณและลำแสงอ้างอิง) การแทรกสอดระหว่างลำแสงส่งผลให้เกิดลวดลายของแถบมืดและแถบสว่างทั่วทั้งผลึก
2. ในบริเวณที่มีแถบสว่างปรากฏอยู่อิเล็กตรอนสามารถดูดซับแสงและถูกกระตุ้นด้วยแสงจากระดับพลังงาน ของสิ่งเจือปน ไปยังแถบนำไฟฟ้าของวัสดุ ทำให้เกิดช่องว่างอิเล็กตรอน (ประจุบวกสุทธิ) ระดับพลังงานของสิ่งเจือปนมีพลังงานอยู่ระหว่างพลังงานของแถบวาเลนซ์และแถบนำไฟฟ้าของวัสดุ
3. เมื่ออิเล็กตรอนอยู่ในแถบนำไฟฟ้าแล้ว พวกมันจะสามารถเคลื่อนที่และแพร่กระจายไปทั่วผลึกได้อย่างอิสระ เนื่องจากอิเล็กตรอนถูกกระตุ้นอย่างเฉพาะเจาะจงในบริเวณแถบสว่าง กระแสการแพร่กระจายของอิเล็กตรอนสุทธิจึงมุ่งไปยังบริเวณแถบมืดของวัสดุ
4. ขณะที่อยู่ในแถบนำไฟฟ้า อิเล็กตรอนอาจมีโอกาสรวมตัวกับโฮลและกลับไปยังระดับสิ่งเจือปนได้ อัตราการรวมตัวนี้จะเป็นตัวกำหนดว่าอิเล็กตรอนจะแพร่กระจายไปได้ไกลแค่ไหน และด้วยเหตุนี้จึงกำหนดความแรงโดยรวมของปรากฏการณ์โฟโตริแฟรกทีฟในวัสดุนั้น เมื่อกลับไปอยู่ในระดับสิ่งเจือปนแล้ว อิเล็กตรอนจะถูกดักจับและไม่สามารถเคลื่อนที่ได้อีกต่อไป เว้นแต่จะถูกกระตุ้นกลับเข้าไปในแถบนำไฟฟ้าอีกครั้ง (โดยแสง)
5. ด้วยการกระจายตัวสุทธิของอิเล็กตรอนไปยังบริเวณมืดของวัสดุ ทำให้เกิดช่องว่างในบริเวณสว่าง การกระจายประจุที่เกิดขึ้นนี้ก่อให้เกิดสนามไฟฟ้าที่เรียกว่าสนามประจุอวกาศขึ้นในผลึก เนื่องจากอิเล็กตรอนและช่องว่างถูกกักไว้และไม่สามารถเคลื่อนที่ได้ สนามประจุอวกาศจึงคงอยู่แม้ว่าจะเอาลำแสงส่องสว่างออกไปแล้วก็ตาม
6. สนามประจุภายในผลึก ผ่านปรากฏการณ์ทางอิเล็กโทรออปติกทำให้ดัชนีหักเหของผลึกเปลี่ยนแปลงในบริเวณที่สนามมีความแรงสูงสุด ส่งผล ให้เกิด โครงสร้าง ดัชนีหักเหที่แปรผัน ตามตำแหน่งตลอดทั้งผลึก รูปแบบของโครงสร้างดัชนีหักเหที่เกิดขึ้นนั้นเป็นไปตามรูปแบบการแทรกสอดของแสงที่ถูกกำหนดไว้บนผลึกตั้งแต่แรก
7. แผ่นกระจายดัชนีหักเหสามารถ หักเหแสงที่ ส่องเข้าไปในผลึกได้ โดยรูปแบบการหักเหที่เกิดขึ้นจะสร้างรูปแบบแสงดั้งเดิมที่ถูกเก็บไว้ในผลึกขึ้นมาใหม่

ปรากฏการณ์โฟโตริแฟรกทีฟสามารถนำมาใช้ในการ สร้าง ภาพโฮโลแกรมแบบไดนามิกและโดยเฉพาะอย่างยิ่งสำหรับการทำความสะอาดลำแสงโคherent ตัวอย่างเช่น ในกรณีของโฮโลแกรม การส่องแสงไปยังตะแกรงด้วยลำแสงอ้างอิงเพียงอย่างเดียวจะทำให้เกิดการสร้างลำแสงสัญญาณดั้งเดิมขึ้นมาใหม่ เมื่อ ลำแสง เลเซอร์โค herent สองลำ (โดยปกติได้จากการแยกลำแสงเลเซอร์โดยใช้ตัวแยกแสงออกเป็นสองลำ แล้วจึงปรับทิศทางด้วยกระจก อย่างเหมาะสม ) ตัดกันภายใน ผลึกโฟ โต ริแฟรกทีฟ ตะแกรงดัชนีหักเห ที่เกิดขึ้นจะทำให้ลำแสงเลเซอร์เกิดการเลี้ยวเบน ส่งผลให้ลำแสงหนึ่งได้รับพลังงานและมีความเข้มมากขึ้น ในขณะที่ความเข้มของแสงของอีกลำแสงหนึ่งลดลง ปรากฏการณ์นี้เป็นตัวอย่างของการผสมคลื่นสองคลื่นในการกำหนดค่านี้เงื่อนไขการเลี้ยวเบนของแบร็กจะได้รับการตอบสนองโดยอัตโนมัติ

รูปแบบที่ถูกเก็บไว้ภายในผลึกจะคงอยู่จนกว่าจะมีการลบรูปแบบนั้นออก ซึ่งสามารถทำได้โดยการฉายแสงอย่างสม่ำเสมอไปที่ผลึก เพื่อกระตุ้นอิเล็กตรอนให้กลับเข้าไปในแถบนำไฟฟ้าและทำให้อิเล็กตรอนกระจายตัวได้อย่างสม่ำเสมอยิ่งขึ้น

วัสดุโฟโตเรแฟรกทีฟ ได้แก่แบเรียมไททาเนต (BaTiO₃ ₎ , ลิเธียมไนโอเบต (LiNbO₃ ₎ , ซิงค์เทลลูไรด์ที่เจือด้วยวาเนเดียม (ZnTe:V), วัสดุโฟโตเรแฟรกทีฟอินทรีย์ , โฟโตโพลิเมอร์ บางชนิด และโครงสร้าง ควอนตัมเวลล์หลายชั้น บางประเภท