近化学配比LiNbO3晶体双色光全息记录的实验研究

实验用红光记录紫光敏化,研究了几种不同掺杂浓度和氧化还原状态的近化学配比铌酸锂晶体的双色全息记录特性,如其饱和衍射效率和记录灵敏度的变化规律。实验结果表明,晶体的饱和衍射效率随透射光强与紫外光强比值的增加先增加后减小,而记录灵敏度在不断减小。Mn含量相同时,Tb含量越高的晶体饱和衍射效率越高,而记录灵敏度越低。Tb含量相同时,含Mn比不含Mn的晶体的饱和衍射效率低,但记录灵敏度更高。还原晶体的饱和衍射效率和记录灵敏度均比氧化晶体高。记录光与敏化光的比值、掺杂浓度和氧化还原状态对晶体的全息特性产生影响。通过适当调整上述参数之间的关系,可对材料的全息记录特性进行优化。     

光强变化对双中心非挥发光折变局域体光栅的影响

为研究局域体光栅的光折变形成机制及衍射特性,以双中心非挥发全息记录方案为基础,将带输运模型与二维耦合波理论相结合,采用数值模拟的方法.研究紫外敏化光强和记录红光总光强的变化对LiNbO3:Fe:Mn晶体中局域体光栅的影响,并给出定影结束时平均折射率调制、衍射光波振幅及衍射效率的模拟结果.研究发现:记录红光总光强不变时,平均折射率调制随紫外敏化光强增加而增加,而紫外敏化光强的改变对衍射波振幅的分布影响不大,衍射效率随紫外敏化光强度的增大先增大后减小,存在最佳紫外敏化光强,以获得80%以上的最高衍射效率.当紫外敏化光强不变时,随着记录红光总光强的增加,记录折射率光栅逐渐减弱,衍射波振幅分布变得越来越均匀.衍射效率逐渐降低.     

双掺杂LiNbO3微观光学参量对衍射效率的影响

通过联立两中心带输运物质方程和双光束耦合波方程,建立了双掺杂LiNbO3晶体采用双色光(紫外敏化光和HeiNe记录光)实现非挥发性全息存储的动力学模型。理论上分析了深、浅两杂质中心的微观光学参量(包括敏化光的深中心和浅中心光激发系数、记录光的浅中心光激发系数以及深中心和浅中心的电子复合系数)对记录饱和衍射效率和固定衍射效率的影响。数值计算表明,在双掺杂LiNbO3晶体的非挥发性全息存储中,为了得到高的固定衍射效率,应该选择复合系数较大、记录光激发系数较高、敏化光激发系数较低的浅杂质中心以及敏化光激发系数较高、复合系数最佳的深杂质中心。     

辅助紫光提高菌紫质全息衍射效率的实验和理论研究

由于菌紫质样品的饱和吸收特性，在全息记录中，当记录光强大于样品的饱和光强时，全息光栅透过率随记录光相位差的分布远离余弦型，因此衍射效率的稳定值很低.菌紫质样品在红光和紫光共同作用下存在着双光束互补抑制效应，紫光可以抑制红光的透过率，提高红光的饱和光强，使记录区域由非线性区移至线性区，从而使全息光栅透过率随记录光相位差的分布变为余弦型，可以有效地提高全息衍射效率.实验证明，辅助紫光大大提高了菌紫质样品全息衍射效率的稳定值.根据此原理，建立了三光束全息光存储系统，在红光记录全息图的同时加入辅助紫光，可以使全息图衍射效率及衍射像的像质得到提高. 关键词： 菌紫质 全息存储 衍射效率 饱和吸收     

(Ce,Cu)∶LiNbO3晶体非挥发全息记录理论研究与优化

根据双中心带输运模型,对(Ce,Cu)∶LiNbO3晶体双中心非挥发全息记录进行了理论研究与优化。推导了(Ce,Cu)∶LiNbO3晶体的微观参量,采用数值方法通过严格求解模拟双中心带输运方程来模拟全息记录过程。分析了记录过程中,记录与敏化光强、Ce和Cu掺杂浓度以及晶体微观参量对(Ce,Cu)∶LiNbO3晶体双中心全息记录的影响。发现(Ce,Cu)∶LiNbO3晶体非挥发全息记录中实现高衍射效率与固定效率的主导因素是深中心Cu,在记录过程中,深中心Cu建立起了很强的空间电荷场。数值模拟的结果经过实验验证,最高饱和与固定衍射效率别为60.5%和53.8%。     

菌紫质同线偏振全息记录时再现光偏振方向对衍射效率的调制

当用相同偏振方向的物光和参考光在菌紫质薄膜上记录光栅时,再现光的偏振方向会影响其衍射效率.采用琼斯矩阵方法对此进行了理论分析,结果显示,再现光的偏振方向对衍射光的光强产生余弦调制;当再现光的偏振方向平行或垂直于记录光的偏振方向时,衍射光仍为线偏振光,其他情况下衍射光均变成椭圆偏振光.再现光偏振方向对衍射效率峰值的调制为正向余弦调制,对衍射效率稳定值的调制为反向余弦调制(与前者在相位上相差π).加入辅助紫光可抑制光栅的饱和,从而使得再现光偏振对衍射效率稳定值的调制由反向余弦调制变为正向余弦调制,并且提高了衍 关键词： 菌紫质 光致各向异性 衍射效率 琼斯矩阵     

记录光强变化对光折变晶体多重存储衍射效率均匀性的影响

光折变晶体多重存储中,为获得均匀的衍射效率,要根据记录晶体的时间常数计算相继写入全息图的曝光时间,而晶体的时间常数是记录光强的幂函数.本文分析了光强变化对衍射效率的影响.结果表明,对曝光时间加以适当修正,可补偿光强变化对衍射效率均匀性的影响.     

基于BSO晶体的振动测量系统

利用光折变晶体材料,可实现宽带、微小振动测量。测量系统采用零差干涉结构,使用硅酸铋(BSO)晶体记录信号光与参考光干涉所形成的动态全息,并实时衍射,再由光电探测器探测从BSO晶体出射的透射信号光与衍射参考光所形成的干涉信号,从而实现对振动的测量。通过对BSO晶体中全息记录条件,包括两光束夹角、光强比,与衍射效率关系的研究,确定了最佳记录条件。在参考光路中利用1/4波片改变光束偏振态,使干涉系统在BSO晶体不加外电场情况下,具有较高测量灵敏度。以一定频率驱动的压电陶瓷为被测物体,在0.5～90kHz的频率范围内所测量到的振动频率与预先加载的频率一致。     

不同记录光强下辅助紫光对菌紫质薄膜全息衍射效率的影响

具有光致变色效应的菌紫质薄膜可用作可擦重写型全息记录介质. 在全息记录过程中,由于菌紫质薄膜对记录光的散射和反射引起记录光栅对比度下降,当记录光较弱时,这种影响较小,可以忽略;但当记录光较强时,散射和反射光对记录光栅的影响很大,必须考虑它们对光栅对比度的影响才能对实验结果进行合理的解释. 实验发现在不同的记录光强下辅助紫光对衍射效率动力学曲线的影响不同,当记录光强较弱时,加入辅助紫光可以提高衍射效率的稳定值、抑制峰值;而当记录光强较强时,加入辅助紫光除了提高衍射效率的稳定值外,还可以提高衍射效率的峰值. 关键词： 菌紫质 衍射效率 干涉条纹对比度     

Ce∶KNSBN光折变晶体光栅衍射特性研究

研究了Ce∶KNSBN光折变晶体两波耦合作用写入体光栅的衍射效率与写入光偏振态和光强比的关系 ,分析了写入光偏振态造成光栅衍射效率差别的原因 ,并用修正耦合波理论对实验结果进行了拟合。实验结果为Ce∶KNSBN晶体在全息记录和光学信息处理领域的应用提供了依据。     

Intensity dependence of two-center nonvolatile holographic recording in LiNbO3:Cu:Ce crystals

Nonvolatile photorefractive gratings have been recorded in LiNbO₃:Cu:Ce crystals by using a He–Ne laser (633 nm) for recording and an argon ion laser (458 nm) for sensitizing. The sensitizing light increases the recording sensitivity by a−bexp(−I_s/c) and saturation behavior will appear with high enough intensity of sensitizing light. The recording light increases the slope of η^1/2 as a function of time during the initial stages of hologram formation by sublinear I^x_r (x<1) and thus the recording light decreases the recording sensitivity. The dependence of saturation diffraction efficiency on the intensities of the recording and sensitizing light shows that there is a maximum dynamic range of the recording process.     

Influence of auxiliary violet light on holographic kinetics at low and high recording intensities in bacteriorhodopsin film

The photochromic bacteriorhodopsin (BR) film can be used as a rewritable holographic recording medium. Due to the saturation absorption and the scattering and reflecting lights from the BR film, the grating contrast-ratio of the hologram is diminished during the hologram recording. When the intensity of the recording light is low, the influence of the saturation absorption and the scatter and reflection of BR film on the grating contrast-ratio is weak. But for the case of intense recording light, this influence is more serious. It is found that the influence of the auxiliary violet light on the holographic kinetics of diffraction efficiency is distinct under different recording intensities. At the low recording light intensity, the steady diffraction efficiency is increased and the peak diffraction efficiency is suppressed by the auxiliary violet light. But for intense recording light, the steady diffraction efficiency and the peak diffraction efficiency are both increased by the auxiliary violet light. Based on the two-state model of BR photochromism, we give a good theoretical explanation to the above phenomena.     

利用双载流子四陷阱模型解释Zn:Fe:LiNbO3晶体记录过程中的自擦除现象

比较了掺Fe量相同的两种晶体Fe:LiNbO3和Zn:Fe:LiNbO3的光折变性能，并且给出了Zn:Fe:LiNbO3晶体光电导和衍射效率与入射总光强的关系.在Zn:Fe:LiNbO3晶体二波耦合实验中观察到衍射效率随记录时间的增长先增加，达到饱和后又逐渐减小的自擦除现象，并采用光折变双载流子四陷阱模型对该现象加以解释. 在此基础上选择合适的曝光时序，利用角度复用技术在该晶体中进行体全息存储，并在同一点上存入30幅图像. 关键词： 双载流子四陷阱模型 自擦除 电子-空穴竞争 角度复用     

利用双载流子四陷阱模型解释Zn:Fe:LiNbO_3晶体记录过程中的自擦除现象

比较了掺Fe量相同的两种晶体Fe :LiNbO3和Zn :Fe :LiNbO3的光折变性能 ,并且给出了Zn :Fe :LiNbO3晶体光电导和衍射效率与入射总光强的关系 .在Zn :Fe :LiNbO3晶体二波耦合实验中观察到衍射效率随记录时间的增长先增加 ,达到饱和后又逐渐减小的自擦除现象 ,并采用光折变双载流子四陷阱模型对该现象加以解释 .在此基础上选择合适的曝光时序 ,利用角度复用技术在该晶体中进行体全息存储 ,并在同一点上存入 30幅图像     

Effect and optimization of the diminution of the sensitizing intensity in two-center recording

The effect of the diminution of the sensitizing intensity from initially high value on two-center recording is experimentally and theoretically investigated. A linear diminution of the sensitizing intensity is designed,and three different diminution rates are employed for the experimental investigation. The results show that the dynamic range can be improved by reducing the diminution rate of the sensitizing intensity. Compared with that of traditional two-center recording, the recording sensitivity obtained in the experiment is more improved when the maximum dynamic range is achieved. The effect of the diminution of the sensitizing intensity on grating uniformity and the effect of the initial sensitizing intensity on the recording sensitivity are theoretically investigated.     

（Ce，Cu）：LiNbO3晶体非挥发全息记录理论研究与优化

根据双中心带输运模型，对（Ce，Cu）：LiNbO3晶体双中心非挥发全息记录进行了理论研究与优化。推导了（Ce，Cu）：LiNbO3晶体的微观参量，采用数值方法通过严格求解模拟双中心带输运方程来模拟全息记录过程。分析了记录过程中，记录与敏化光强、Ce和Cu掺杂浓度以及晶体微观参量对（Ce，Cu）：LiNbO3晶体双中心全息记录的影响。发现（Ce，Cu）：LiNbO3晶体非挥发全息记录中实现高衍射效率与固定效率的主导因素是深中心Cu，在记录过程中，深中心Cu建立起了很强的空间电荷场。数值模拟的结果经过实验验证，最高饱和与固定衍射效率别为60．5％和53．8％。