LiF∶F_2晶体中实现三维光数据存储的实验研究

基于LiF∶F2晶体在近红外飞秒脉冲激光作用下产生F2色心向F3 色心的转变,以及两种色心荧光光谱的不同,实现了荧光反射共焦读出和多光子写入的三维光数据存储的原理性实验.钛宝石再生放大器输出的脉冲宽度100fs、中心波长800nm、重复频率1kHz的超短脉冲激光束,用数值孔径0.68的显微物镜聚焦到LiF:F2晶体内部,通过移动晶体实现了三维逐位式数据写入;用405nm的连续蓝光激发存储位,通过探测F3 色心产生的540nm荧光,实现了对信息位进行快速非破坏性的反射共焦读出.与多光子三维存储的透射共焦散射读出和相衬读出相比,格式与现存光盘技术兼容,结构简单;更重要的是,存储信息位是依靠荧光光谱的变化,折射率变化很小,可以有效增加读出层数.     

聚甲基丙烯酸甲酯掺杂Ce3+的飞秒激光三维信息存储

用飞秒激光(200 fs,1 kHz,800 nm)脉冲在掺杂稀土离子Ce3 的聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)膜中进行了光存储实验研究,包括对样品的吸收光谱、激光照射前后的电子旋转共振(Electron spin resonance,ESR)光谱的测量和讨论。结果表明掺杂稀土离子Ce3 的聚甲基丙烯酸甲酯膜具有较低的写入阈值,有利于高速、并行的三维光存储。实验结果采用传统光学显微镜并行读出。给出了四层存储结果(点间距和层间距分别是4μm和16μm),并讨论了脉冲能量的大小对空腔尺寸的影响,进行高密度存储时,在保证读出信号灰度值足够大的情况下,应选择尽量小的激光脉冲写入能量。实验结果表明这种材料可以应用于三维光信息存储。     

相位对比读出三维光数据存储的实验研究

使用波长800 nm、脉冲宽度150f s的近红外激光脉冲紧聚焦到PMMA（聚甲基丙烯酸甲酯）和熔融石英中实现了三维逐位式光数据存储,分别记录下了5、10、 15和20层数据位点.利用相位对比光学显微原理对各层数据并行读出,实验分析了各层数据位点的读出对比度的变化.结果表明:各层数据位点的折射率对比度由内至外依次增加,记录层数越多,其内部层的对比度下降越明显.由于飞秒激光脉冲与透明介质相互作用中,熔融石英内部产生的残余应力比PMMA内大,因此数据位点参数相同的情况下,利用PMMA材料记录的层数更多.     

Yb∶YAG晶体的荧光特性研究

测量了不同掺杂浓度Yb∶YAG晶体氧化和还原气氛退火前后的色心吸收光谱、荧光光谱和荧光寿命 研究了色心对Yb∶YAG晶体的荧光强度和荧光寿命的影响 结果表明 ,只有当Yb的掺杂浓度大于 10at.%时 ,色心吸收的加强对发光强度和荧光寿命有明显猝灭作用     

Yb∶YAG晶体的荧光特性研究

测量了不同掺杂浓度Yb∶YAG晶体氧化和还原气氛退火前后的色心吸收光谱、荧光光谱和荧光寿命.研究了色心对Yb∶YAG晶体的荧光强度和荧光寿命的影响.结果表明,只有当Yb的掺杂浓度大于10 at.%时,色心吸收的加强对发光强度和荧光寿命有明显猝灭作用.     

高质量三维胶体光子晶体中慢光速与超光速的实验研究

利用飞秒脉冲自相关技术研究了高质量三维胶体光子晶体中的慢光速和超光速效应.实验中使用的胶体光子晶体是采用压力控制的绝热沉积技术（PCIHVD）制备的、由聚苯乙烯小球组成的人工蛋白石结构.由于其中的缺陷和位错密度很低,它们具有很高的通带透过率和陡峭的能带边缘.测量了从通带到带边直至带隙中央群速度的变化,在只有20层左右小球的样品中观察到低至0.43c的慢光速以及高至1.34c的超光速现象.此外,利用时域有限差分（FDTD）方法对短脉冲在三维光子晶体中的群速度进行了数值模拟,并且和 关键词： 三维胶体光子晶体 慢光速 超光速 脉冲自相关     

光子晶体光纤超连续谱产生的实验研究

报道了利用掺钛蓝宝石飞秒激光器产生重复频率为80MHz,脉宽为10fs的超短激光脉冲在10cm长光子晶体光纤产生超连续谱的实验,获得展宽范围为450nm到1100nm的连续谱。实验中观察到孤子自频移和高阶孤子分裂现象,非孤子辐射与随后光谱向短波方向的拓展有密切关系。     

基于电吸收调制晶体(EAM)的超短光脉冲特性研究

数值模拟了两种形式的基于电吸收调制晶体(EAM)的超短光脉冲源(单EAM)和级联EAM形式)的输出脉冲宽度及消光比与外加反向偏压、射频信号幅度之间的变化关系.数值模拟结果表明,在重复率为10GHz情况下,对于单EAM形式,可以获得的最小脉宽大约为13ps,其消光比大于20dB,脉冲波型接近sech2孤子波型;对于级联EAM形式,我们得到了小于5ps的超短脉冲,消光比也较单EAM形式有较大的提高.因此,单EAM形式的超短脉冲源可以满足20Gb/s的OTDM系统需求,也同样适合于超长距离的光孤子通信系统;级联形式EAM可以满足40Gb/s的OTDM系统光源需求.     

线结构光共焦显微成像技术的实验研究

激光共焦扫描显微镜大多采用点共焦扫描成像形式,扫描机构复杂,成本高。新型的线结构光共焦显微成像技术是对样品进行线共焦成像,只需对样品进行一维扫描就可以得到整个平面的像。设计了线结构光共焦成像实验装置,进行了线结构光共焦显微成像实验。实验结果证明了线结构光共焦成像的可行性,杂散光明显地减少,提高了成像清晰度,并且有光学层析能力。采用低照度高分辨率CCD代替价格昂贵的像增强器大大降低了系统成本。     

LiNbO3∶Fe晶体中光写入阵列平面光波导的实验实现

采用两束相干平行光形成的干涉光场辐照LiNbO3∶ Fe晶体,通过光折变效应在晶体中写入了阵列平面光波导.分别采用马赫-曾德干涉仪光路和光栅衍射法测量了阵列平面光波导的横向折射率分布和周期,并对所写入的阵列平面光波导进行了初步的导光测试.实验结果表明,用这种方法写入阵列平面光波导简便可行.     

飞秒脉冲在透明材料中的三维光存储及其机理

使用经钛宝石啁啾脉冲放大的脉冲宽度为200fs、波长为800nm、重复频率为1kHz的超短脉冲激光束,紧聚焦到熔融石英中实现了三维逐位式光数据存储,记录下20层三维数据位点,利用CCD和数码相机对数据位进行了观察讨论了飞秒超短脉冲与透明介质的相互作用,以及产生等离子体的雪崩电离和多光子吸收电离的机理实验结果表明:在飞秒超短脉冲与透明光学介质的相互作用中起主要作用的是多光子吸收.     

飞秒激光脉冲作用下光学玻璃的色心和折射率变化

实验研究了近红外飞秒激光脉冲诱导重钡火石玻璃产生的色心、紫外透明和折射率变化,测量了样品在激光辐照前后的吸收光谱和折射率的变化.实验发现色心的产生伴随着折射率的改变,但色心漂白后,折射率的改变依然存在,表明色心与折射率改变的热稳定性不一致,意味着飞秒激光脉冲诱导玻璃折射率变化的机理与色心产生的机理不同.实验还观察到色心区域在紫外产生透明;色心漂白后,紫外透明消失的现象,并阐述了可能的机理和应用.     

折射率失配对双光子三维光存储中像差的影响

双光子吸收三维光信息存储是实现高密度光存储的重要方法。三维数据写入过程中光束需经过两层不同的介质(如空气和存储材料),对像差和存储效果产生很大的影响,因此在理论和实验上分析系统各项光学参量对折射率失配引起的像差和存储效果的影响具有很大的意义。首先建立光学存储系统模型,在平行平板条件下,利用波像差函数推导展开,获得五项初级(赛德耳)像差,即球差、彗差、像散、场曲、畸变,然后对于存储材料在水平和倾斜两种情况下对初级像差进行模拟计算与分析,理论模拟与实验表明:物镜的数值孔径越大,像差随着存储深度增加而增大的速度就越快。     

三维光存储中折射率失配引起的球差补偿

为实现三维光存储中折射率失配引起的球差补偿,建立了光学存储系统模型,获得了折射率失配引起的波前偏差函数与存储深度的表达式.采用泽尔尼克循环多项式对波前偏差函数进行补偿展开.在双光子荧光和单光子共焦荧光读出方式下,均可获得读出荧光强度与存储深度的关系:在折射率失配引起的球差未得到补偿矫正的情况下,存储深度在200 μm左右读出荧光强度基本上下降为零;当折射率失配引起的初级球差被补偿矫正后,读出荧光强度随存储深度的下降得到较好改善;当折射率失配引起的二级球差被补偿矫正后,存储深度在1 mm内存储点强度随深度基本上没有明显地变化.并且对像差补偿方法进行了具体地分析.     

用飞秒激光脉冲在PMMA内页面式写入三维光存储的研究

用微透镜阵列聚焦放大的钛宝石飞秒激光脉冲到PMMA内部，在每个微透镜的焦点处造成光学损伤，通过改变焦点的位置，实现了三维数据的写入，用800 μJ 1 kHz重复率的飞秒激光记录速度达到20Mbit/s.阐述了数据信息的调制、写入和读出，分析了微透镜阵列参数对存储密度、数据记录速度和能量阈值的影响，建议了提高存储密度的两种有效途径. 关键词： 三维光存储 微透镜阵列 飞秒激光 PMMA     

NaCl（OH－）中K~＋对F＋2型心的形成及其光谱性质的影响

研究了Ｋ＋对ＮａＣｌ（ＯＨ－）中（Ｆ＋２）Ｈ心的形成及其光谱性质的影响。结果表明，Ｋ＋的存在抑制了Ｆ＋２型心的形成，改变了（Ｆ＋２）Ｈ心的光谱性质，拓宽了发射谱的半功率谱宽。从而修正了Ｐｏｌｏｃｋ的实验结果。同时指出，研制具有更宽波长发射范围的Ｎａ１－ｘＫｘＣｌ（ＯＨ－）复合基质Ｆ＋２型色心激光材料是可能的