西北工业大学 理学院 光信息科学与技术研究所 陕西省光信息技术省重点实验室,西安 710072
采用数字全息术对LiNbO3∶Fe晶体中高斯光束诱导的折射率变化热固定过程进行了准实时可视化实验研究.实验过程中通过在线加热的方式对光致折射率变化进行固定,采用冷光源提供的非相干白光对热固定的折射率变化进行显影.通过数值再现得到热固定过程中不同阶段的折射率变化分布,根据折射率变化的演化过程确定出了显影的最佳时间.
热固定 光折变LiNbO3晶体 最佳显影时间 数字全息术
利用空间-角度复用方式与球面参考波相结合的全息复用存储技术,在盘状LiNbO3∶Fe晶体单一扇形区域内成功存储10000幅高分辨率图像,存储面密度达33.7 bits/μm2。在此基础上,将分批热固定的方法应用于盘式体全息存储,分4批次存储了5000幅高分辨率图像,从而将存储面密度进一步提高到50 bits/μm2。会聚的球面参考波及优化的光路配置减小了参考光的反射光斑尺寸,同时也减少了有害的杂散光从晶体表面反射进入成像光路,保证存储图像能得到良好的再现。
全息 盘式全息存储 分批热固定 光折变晶体
研究光折变多重全息图分批热固定方法,依据热固定的基本理论模型研究离子补偿后的全息电子光栅在分批记录和定影过程中的光擦除特点。引入批间光擦除时间常数对多重全息图分批热固定的批间擦除特性进行定量描述,给出了测量批间光擦除时间常数的实验方法,并测得实际晶体的批间光擦除时间常数。研究结果表明,被记录光激发的已定影全息图的获陷电子对其离子光栅的屏蔽作用,使得多重全息光栅的各批间光擦除时间常数τF远大于每批内光栅间的擦除时间常数τE,实验结果与理论预期一致。证实了批间光擦除时间常数与批内光擦除时间常数的差异是采用分批存储热固定技术高效存储热固定高密度全息图的基本依据。
全息 分批热固定 批间光擦除 非易失性存储 光折变晶体
1 上海大学理学院物理系,上海 200436
2 中国科学院上海光学精密机械研究所信息光学实验室,上海 201800
提出了利用光折变的各向异性衍射特性在单块LiNbO3晶体中建立光折变2×2开关组件的方案.为减少记录的各光折变全息组件之间的串扰,采用局域热固定.基于衍射效率公式,分析最佳衍射效率时入射光强比和写入角之间的关系.所建立的光开关具有小型化和垂直的输入/输出的特点.
各向异性衍射 直通交换光开关 衍射效率 局域热固定
采用红光对单、双掺铌酸锂晶体中全息光栅的热固定效率及光擦除和暗存储寿命的特性进行了深入的实验研究。实验中高掺杂和强还原晶体难以显影出离子光栅；对于较少掺杂的未还原晶体,获得离子光栅的热固定效率达50%；高掺杂晶体中离子光栅的暗存储寿命达4个月,比热固定前电子光栅的暗存储寿命提高了十几倍。实验表明热固定效率和光栅的暗存储寿命不能同时提高,这与理论预期一致。
全息存储 光折变材料 热固定效率 存储寿命
报道了Fe:LiNbO3和Ce:Fe:LiNbO3晶体中红光波段记录的光栅的热固定实验,详细描述了光折变晶体中全息图热固定的定影和显影工艺。在定影过程中测量了光栅峰值衍射效率随温度的变化。显影实验表明用原参考光显影会引起光栅的自增强衍射、布拉格角偏移、选择角增宽和背景噪声增加,采用非相干光显影可避免这些缺点。提出了一种降低光相干性的方法,从而可以采用原记录光路进行显影。
全息存储 光折变材料 热固定 定影 显影
以Fe:uNbO3晶体为例,考虑了电子载流子热激发(强烈地依靠于温度),通过对以扩散和光伏特效应为主导输运机制的带输运方程和耦合波方程进行数值求解,分析了热固定过程初始光强入射比和固定温度对光栅空间电荷场的影响,指出记录固定过程中内电场极值的出现来源于质子电场对施主光栅电场的部分补偿,质子光栅电荷场可以导致晶体中记录光束之间能量耦合方向的变化,得出了理论上的加热固定时间。
光折变全息光栅 同时记录热固定 数值解。
利用CO2激光加热铌酸锂(LiNbO3)光折变晶体可局域固定体全息,但形成的温度场空间上是不均匀的。在对固定显影后空间电荷场幅度Esc与固定温度Tf的关系进行理论分析的基础上,通过定义局域性系数和平均空间电荷场幅度两个判据,来评价不同的激光加热温度场的固定效果。这种方法也适用于对其他各类边界条件的CO2激光加热温度场局域热固定进行分析。
CO2激光热固定 局域性系数 平均空间电荷场幅度
1 中国科学院上海光学精密机械研究所, 上海 201800
2 中国科学院上海硅酸盐研究所, 上海 200050
带输运模型方程和耦合波方程结合起来研究LiNbO3晶体中体全息记录和热固定的特性。 发现在一边记录一边固定时, 同时存在的离子光栅通过减小耦合增益而影响了电子光栅的写入, 且得到的固定后折射率光栅随深度的改变较小, 这与记录完固定有非常大的区别。 两种热固定方法得到的折射率光栅的衍射效率大小将主要决定于入射记录光的初始光强比。 该模型同时显示对于高掺杂浓度的LiNbO3晶体的热固定, 在其显影过程中, 由于导带电子有很大的弛豫率, 因而无法擦除其中的电子光栅, 这样得到的折射率光栅将只有很低的衍射效率。 一系列的实验同时也证实了这一结论。
光折变全息 热固定 耦合波
中国科学院上海光学精密机械研究所信息光学实验室, 上海 201800
提出一种利用CO2激光热固定的层状光折变体相位全息在一块晶体内实现一个固态微小化光学系统的方法。理论分析证明利用双面线状激光加热的方案可以形成适合热固定的层状温度分布。初步实验中,在一块LiNbO3光折变晶体中建立了单级的修正的gamma网络。由此表明把一个复杂的光学系统微小化组装在单块的晶体中是可行的。>
修正的gamma网络 全息光学元件 光折变全息 激光热固定
