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双掺杂铌酸锂晶体中多重全息图的双色存储技术研究

作　者: 孔芳
导　师: 江竹青
学　校: 北京工业大学
专　业: 光学
关键词: 双色全息存储体全息存储光折变记录材料双掺杂铌酸锂晶体非易失性全息存储角度复用
分类号: O438.1
类　型: 硕士论文
年　份: 2006年
下　载: 79次
引　用: 2次
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内容摘要

体全息存储技术以其在存储容量和存储速率上的独特优势,成为颇具潜力的下一代存储技术,而光折变记录材料（如掺杂的LiNbO3晶体）则以其大的动态范围及易于大尺寸生产等特性成为体全息存储的一种非常重要的存储材料。但是用光折变材料进行体全息存储时,读出光对已记录光栅的擦除,即光折变光栅读出时的易失性是一个不可忽视的问题。迄今为止,已经有多种全息固定技术被提出,如热固定技术和电固定技术,但是由于这些技术不能满足实时、快速擦除等方面的要求而阻碍了全息方法读写信息的实用性发展。采用具有深浅两个掺杂中心的双掺铌酸锂晶体,一种全光过程的双色体全息的光固定技术被提出并成为了一种最具潜力的体全息存储固定技术。在进行双色体全息存储时,具有高光子能量的敏化光（本论文中为紫外光）首先激发深能级的电子通过导带到达浅能级中心,从而使晶体变得对低光子能量的记录光敏感。当干涉的记录光照射到晶体上时,由于门光束的同时存在,信息同时存储在深浅两个能级。在读出时,由于只有低光子能量的光存在,所以只有被存储在浅能级的信息被擦除,而深能级由于对读出光不敏感,其中记录的信息被保留,从而实现全息存储的非易失性读出。本论文对双掺LiNbO₃:Fe:Cu晶体中的非易失性全息存储的内在物理机制进行了理论上的分析,并对双色的记录和固定过程进行了分析讨论,确定了双色存储过程的三步记录方案:首先用敏化光对晶体进行一定时间的敏化,然后用干涉的记录光和非干涉的门光束同时进行记录,记录完毕后,用沿布拉格角度方向的单束记录光进行固定读出。我们通过一系列实验对LiNbO₃:Fe:Cu晶体中的双色全息存储的条件进行了优化,确定了在LiNbO₃:Fe:Cu晶体中进行双色全息存储时最佳的敏化程度及记录光与门光束的光强比（I_w /I_g）。实验结果表明,在紫外光的敏化光强是305mw/cm2,敏化时间为20分钟左右,I_w /I_g=14时,取得了较好的全息存储性能,得到了η=31%的饱和衍射效率, S=0.016 cm / J的记录灵敏度。本论文还对LiNbO₃:Fe:Cu晶体进行角度复用的曝光特性进行了分析讨论,并用简单的曝光时序实现了50幅全息图等衍射效率的双色存储,得到的平均记录灵敏度S_ave=0.009 cm / J,固定后动态范围不小于4.7。并首次成功实现了10幅图像的全息存储,并对其噪声的特点进行了初步的分析。

全文目录

摘要  4-6
Abstract  6-10
第1章绪论  10-17
  1.1 课题背景  10-11
  1.2 双色存储技术的研究现状  11-15
    1.2.1 双色存储材料及相应存储条件的研究现状  12-14
    1.2.2 双色复用存储的研究现状  14
    1.2.3 双色存储理论的研究进展  14-15
  1.3 课题来源及本论文的研究内容  15-17
第2章双色体全息存储的基本理论  17-31
  2.1 体全息存储的基本原理  17-22
    2.1.1 光折变效应及折射率光栅的建立  17-18
    2.1.2 体全息光栅的记录和读出  18-19
      2.1.2.1 体全息光栅的记录方式  18-19
      2.1.2.2 记录和读出的基本过程  19
    2.1.3 体全息光栅的衍射效率及选择性  19-22
    2.1.4 体全息的复用存储技术  22
  2.2 双色体全息存储技术  22-29
    2.2.1 双色体全息存储的机理  23-24
    2.2.2 双色体全息存储的性能  24-27
    2.2.3 影响双色存储效果的因素  27-29
    2.2.4 双色体全息存储的技术方案  29
  2.3 本章小结  29-31
第3章 Fe:Cu:LiNbO_3晶体中双色体全息存储的优化  31-40
  3.1 概述  31-33
    3.1.1 实验光路  31
    3.1.2 实验设备  31-33
    3.1.3 实验过程  33
  3.2 双色体全息存储实验条件的优化  33-38
    3.2.1 敏化对双色全息存储性能的影响  34-35
    3.2.2 选通比对双色全息存储性能的影响  35-37
    3.2.3 记录光偏振态对双色全息存储性能的影响  37-38
    3.2.4 高灵敏度高固定效率的双色存储的实现  38
  3.3 本章小结  38-40
第4章光折变晶体中的双色复用全息存储  40-52
  4.1 双色全息复用记录的基本条件  40-44
    4.1.1 选择角特性  40-41
    4.1.2 Fe：Cu：LiNbO_3晶体双色存储时的曝光特性  41-44
  4.2 Fe:Cu:LiNbO_3晶体双色全息复用记录的优化  44-45
  4.3 50 幅全息光栅的双色复用存储及固定读出  45-46
  4.4 双色复用存储全息图像  46-51
    4.4.1 双色全息图像存储的噪声特点  47-50
    4.4.2 10 幅全息图像的双色复用存储  50-51
  4.5 本章小结  51-52
结论  52-54
参考文献  54-58
攻读硕士学位期间参加的科研项目和发表的文章  58-59
致谢  59

双掺杂铌酸锂晶体中多重全息图的双色存储技术研究

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