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小型实用的高密度全息存储热固定系统

作　者: 袁（韦华）
导　师: 陶世荃
学　校: 北京工业大学
专　业: 光学
关键词: 体全息存储光折变晶体分批热固定角度一维度复用系统
分类号: TP333.4
类　型: 硕士论文
年　份: 2003年
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内容摘要

体全息存储是一种高速并行读取的信息存储技术，在海量信息存储、光学相关图像库的建立、光学滤波器等方面取得了较大的进展。体全息存储的首选记录材料是光折变晶体（如Fe:LiNbO₃），但直接存储在晶体中的信息容易受光和热的影响而丢失。克服晶体中光栅在暗保存和光读出过程中容易衰减的弱点，可使体全息存储成为一种具有实用性的非易失性存储技术。热固定是解决这一问题的有效方法之一。热固定包括定影和显影两个过程。定影是通过加热记录了体全息光栅的晶体使晶体中的离子运动并去补偿记录信息的电子光栅，形成与电子光栅互补的离子光栅；显影是在室温下用均匀光束照射晶体以擦除掉电子光栅，得到离子光栅。在以后的暗保存或者光读出状态，这种离子光栅能较长久地保持稳定，实现非易失性存储。小型实用的高密度全息存储热固定系统以实用性为目的，主要针对热固定方法中的记录后补偿方式（即室温记录，高温定影，再室温显影），从两个方面开展研究设计。一方面，以全息理论和Yariv热固定的带输运模型为指导，调研晶体材料的全息特性和热固定特性，在大量实验的基础上遴选出既适合大规模全息存储又有优良热固定性能的晶体；同时提出快速热固定流程，过程稳定，重复性好，缩短热固定时间。另一方面，围绕高密度全息存储设计复用存储技术，制作了有较大存储能力的小型实用热固定全息系统，包括角度一维度复用系统、离线加热的晶体夹持器和复位装置、适合离线与在线加热的温控加热装置。对于边长为1cm的立方晶体，复用系统在水平方向和垂直方向上的选择角分别为0.008°和0.41°，能够存储10000幅数据页；复位装置的角度复位精度优于0.001°；温控加热装置的控温精度为0.1℃。最后，采用分批热固定方法在Fe:LiNbO₃中存储1000幅二值数据页，全部读出所有的图像，衍射效率均匀，图像质量良好。存储系统的暗保存、光擦除时间常数分别为5.4年和43.6小时。本系统的研制成功有利于全息存储热固定的实用化。

全文目录

摘要  3-4
Abstract  4-8
第1章绪论  8-14
  1.1 课题背景  8-10
  1.2 热固定技术的国内外研究现状  10-12
  1.3 本论文的主要研究内容  12-14
第2章体全息光栅热固定的基本理论  14-33
  2.1 体全息存储的基本概念  14-22
  2.2 热固定基本概念和理论分析  22-29
    2.2.1 光折变效应  22-23
    2.2.2 热固定的基本概念  23-24
    2.2.3 热固定过程分析  24-28
    2.2.4 固定后的光栅寿命的估测方法  28-29
  2.3 分批热固定方法  29-31
    2.3.1 分批热固定特性时间常数  29-30
    2.3.2 分批热固定存储的曝光时序  30-31
  2.4 本章小结  31-33
第3章小型实用的全息存储热固定系统设计  33-48
  3.1 小型实用的高密度全息存储器  33-39
    3.1.1 全息记录复用系统  33-36
    3.1.2 在线和离线热固定系统  36-39
  3.2 快速热固定  39-42
    3.2.1 现有热固定流程分析  39
    3.2.2 快速热固定的可行性理论分析  39-42
    3.2.3 快速热固定流程  42
  3.3 记录材料的选择  42-47
    3.3.1 适合多重全息存储的晶体  42-45
    3.3.2 适合热固定的晶体  45-47
  3.4 本章小结  47-48
第4章基于高密度全息存储热固定系统的实验  48-61
  4.1 离子光栅的寿命  48-51
    4.1.1 离子光栅的暗衰减时间常数  48-49
    4.1.2 离子光栅的光擦除时间常数  49-51
    4.1.3 实验测定的意义  51
  4.2 多重全息图热固定  51-60
    4.2.1 分批热固定实验  51-58
    4.2.2 光学相关实验中的非易失性图像库  58-59
    4.2.3 热固定技术在盘式体全息存储中的应用  59-60
  4.3 本章小结  60-61
结果和讨论  61-63
参考文献  63-66
致谢  66-67
攻读硕士学位期间参加的科研项目和发表的论文  67

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