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掺杂纳米Mg（OH）_2的光致聚合物复合材料的全息存储特性

作　者: 赵磊
导　师: 黄明举
学　校: 河南大学
专　业: 物理电子学
关键词: 光致聚合物纳米粒子布拉格偏移折射率调制度全息存储
分类号: O438.1
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

光致聚合物材料由于具有高衍射效率、高灵敏度、可并行读写、制作工艺简单和价格低廉等优点,已成为近年来研究的热点。然而聚合材料在记录过程中会使材料体积收缩,引起光栅读出时布拉格条件的变化,造成信息丢失,严重影响全息图的再现质量。本文利用有机/无机纳米复合材料具有抗缩皱和能够增加光致聚合物材料的折射率调制度等优点,在丙烯酰胺基的水溶性光致聚合物材料中掺入亲水性Mg（OH）₂纳米粒子,并对其制备条件、光栅记录机理及全息记录性能进行了较深入的研究,本文主要开展了以下几方面的工作:1.通过反沉淀法制得具有粒径小、分散性好、亲水性好的Mg（OH）₂纳米粒子,并制备了掺杂纳米Mg（OH）₂的丙烯酰胺基复合的光致聚合物全息存储材料。2.通过计算纳米粒子的扩散常数及利用方波粒度公式,证明了在样品内部的光栅形成过程中,纳米粒子与单体是相向扩散的。3.研究了不同曝光条件下材料的全息性能,通过对全息特性参数的分析,得到一个优化的曝光方案。4.制备了不同浓度的纳米Mg（OH）₂含量的聚合物样品。在最佳的曝光方案下,通过分析透过率随曝光时间的变化曲线研究光致聚合物样品的成膜均匀性。5.测试了样品的衍射效率、折射率调制度、感光灵敏度等静态参数随曝光时间和掺杂纳米粒子浓度的变化曲线,最终得到最优的掺杂Mg（OH）₂浓度配置方案。6.在最优化浓度配置条件下实验测试并结合理论分析了样品的布拉格偏移情况,并计算了材料的曝光缩皱率,证明了纳米粒子的加入的确能够提高样品曝光过程的维度稳定性,有利于增加信息记录和读出的可靠性。7.在所制备的最优化浓度记录材料中存储了模拟全息图和由空间光调制器生成的数字化图像,存储性能稳定,并且再现效果较好,保真度高。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-9
1 绪论  9-33
  1.1 引言  9
  1.2 超高密度数字全息存储技术的研究进展  9-13
    1.2.1 蓝光存储  10-11
    1.2.2 近场光存储  11
    1.2.3 双光子存储  11-12
    1.2.4 光谱烧孔光学存储  12-13
    1.2.5 光全息存储  13
  1.3 数字全息存储技术的研究  13-21
    1.3.1 高密度数字全息存储技术的研究现状  13-14
    1.3.2 数字全息存储的基本原理  14-15
    1.3.3 傅立叶变换全息存储  15
    1.3.4 体光栅与布拉格衍射  15-17
    1.3.5 耦合波理论（Coupled Wave Theory）  17-18
    1.3.6 光全息存储的特点  18-19
    1.3.7 光全息存储材料  19-21
  1.4 光致聚合物全息存储材料的研究  21-24
    1.4.1 光致聚合物材料研究进展  21
    1.4.2 光致聚合物的组成  21-22
    1.4.3 光致聚合物样品的记录机理  22-23
    1.4.4 光致聚合物的种类  23-24
  1.5 无机纳米粒子/聚合物复合材料  24-29
    1.5.1 纳米材料的特性  25-29
  参考文献  29-33
2 实验方法  33-46
  2.1 实验化学试剂  33-36
    2.1.1 单体  33-34
    2.1.2 粘结剂  34
    2.1.3 光引发剂（电子掺杂剂）  34-35
    2.1.4 光敏剂  35
    2.1.5 氢氧化镁纳米粒子  35-36
  2.2 实验仪器  36
  2.3 Mg(OH)_2 纳米粒子/聚合物复合材料的制备过程  36-39
    2.3.1 Mg(OH)_2 纳米粒子制备  36-39
    2.3.2 光致聚合物材料的制备  39
  2.4 材料的性能参数及测试  39-44
    2.4.1 透射率  39-40
    2.4.2 衍射效率  40-41
    2.4.3 曝光灵敏度  41
    2.4.4 最大折射率调制度  41-42
    2.4.5 布拉格偏移  42
    2.4.6 选择角  42-44
  参考文献  44-46
3 纳米粒子/聚合物复合全息记录材料的存储机理  46-51
  3.1 掺杂纳米颗粒的光致聚合物全息存储机理  46-47
  3.2 掺杂纳米颗粒的光致聚合物“扩散”模型的论证  47-49
  3.3 纳米粒子的扩散过程  49-50
    3.3.1 布朗运动  49
    3.3.2 纳米粒子扩散  49-50
  参考文献  50-51
4 Mg(OH)_2 纳米粒子/聚合物复合材料的全息性能  51-71
  4.1 引言  51
  4.2 掺Mg(OH)_2 纳米粒子光致聚合物复合材料的全息性能  51-65
    4.2.1 样品的组成  51-52
    4.2.2 吸收光谱  52
    4.2.3 曝光强度的优化  52-54
    4.2.4 样品内部均匀性测试分析  54-56
    4.2.5 样品衍射效率的分析  56-58
    4.2.6 样品最大折射率调制度的分析  58-60
    4.2.7 样品曝光灵敏度分析  60-61
    4.2.8 曝光时样品厚度收缩分析  61-64
    4.2.9 纳米粒子浓度与样品散射损失的分析  64-65
  4.3 纳米粒子/光致聚合物复合材料全息存储实验结果  65-69
    4.3.1 模拟图像存储  66
    4.3.2 数字图像存储  66-69
  参考文献  69-71
5 结论  71-73
致谢  73-74
攻读硕士期间发表和完成的论文  74-75

掺杂纳米Mg（OH）_2的光致聚合物复合材料的全息存储特性

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