LiNbO3:Fe:Cu晶体中双色全息存储技术的研究

采用365nm的门光束和633nm的记录光，在LiNbO3：Fe：Cu晶体中实现了双色记录和无损读出。通过适当的预敏化，在门光束光强与记录光强分别为20mW／cm^2和390mW／cm^2时，得到的灵敏度和饱和衍射效率分别为0．004cm／J和37％。同时还研究了LiNbO3：Fe：Cu晶体中的暗保存时间、光擦除时间常数以及用脉冲光作门光束时的双色存储性质。     

LiNbO3∶Fe∶Cu晶体中的双色全息存储及复用技术

采用365 nm的门光束和633 nm的记录光在LiNbO3:Fe:Cu晶体(Fe:0.15%,Cu:0.01%)中实现了双色记录和无损读出.依据双色复用记录中的擦除特性,采用合适的曝光时序,在LiNbO3:Fe:Cu晶体中实现了50幅全息光栅的双色复用记录和固定,衍射效率基本相等,平均固定效率达到61%,在3.0 mm的晶体中固定后的动态范围M/#为2.2.     

LiNbO_3:Fe:Cu晶体中的双色全息存储及复用技术

采用365 nm的门光束和633 nm的记录光在LiNbO3∶Fe∶Cu晶体(Fe:0.15%,Cu:0.01%)中实现了双色记录和无损读出。依据双色复用记录中的擦除特性,采用合适的曝光时序,在LiNbO3∶Fe∶Cu晶体中实现了50幅全息光栅的双色复用记录和固定,衍射效率基本相等,平均固定效率达到61%,在3.0 mm的晶体中固定后的动态范围M/#为2.2。     

LiNbO_3∶Fe∶Ni晶体非挥发全息存储研究

采用三种不同的双光记录方案进行了LiNbO3∶Fe∶Ni晶体全息存储实验,详细研究了饱和衍射效率、固定衍射效率、动态范围和记录灵敏度,以及退火条件对记录的影响。结果表明,氧化LiNbO3∶Fe∶Ni晶体的饱和衍射效率、固定衍射效率和记录灵敏度比其他报道的双掺杂LiNbO3晶体高。结合掺杂能级图,理论分析了LiNbO3双掺杂晶体深陷阱中心能级的相对位置及其微观光学参量对全息记录性能的影响。LiNbO3∶Fe∶Ni晶体有望成为一种新的高效率非挥发全息存储材料。     

用两种照明方法在LiNbO_3∶Cu∶Ce晶体中实现非挥发全息存储

报道了用两种照明方法在LiNbO3 ∶Cu∶Ce晶体中实现非挥发全息存储,一种是用紫外光敏化和红光同时记录的方法,另一种是用氩离子的 45 8nm蓝光敏化和红光同时记录的方法。结果表明第二种方法可以获得更高的光固定(非挥发)衍射效率和光固定效率,但引起弱光致散射。优化的蓝光光强为 70 0W m2 左右时,获得最大光固定折射率变化为 5× 10 - 5。     

In：Fe：Cu：LiNbO_3晶体光全息存储性能的研究

采用提拉法生长了In：Fe：Cu：LiNbO3晶体,测试了晶体的紫外可见光谱、红外吸收光谱。利用二波耦合方法测试了晶体的响应时间、最大衍射效率、计算晶体的光折变灵敏度。结果表明,随In3＋离子浓度的增加,在In3＋浓度较低时,In：Fe：Cu：LiNbO3晶体紫外可见光吸收边发生紫移,而红外吸收峰3 482cm-1位置基本不变,但浓度达到阈值时,紫外可见光吸收边相对于低浓度发生红移,而红外吸收峰向高波数方向移动;In3＋浓度增加时,响应时间变短,最大衍射效率下降,晶体存储灵敏度提高。     

LiNbO_3∶Ce∶Cu晶体中绿光非挥发全息记录优化

为了对在LiNbO3∶Ce∶Cu晶体中绿光作为记录光的非挥发全息记录进行优化,联立求解了双中心物质方程和双光束耦合波方程,数值分析了平均空间电荷场(SCF)和衍射效率随晶体的氧化还原态、记录光与敏化光的光强比以及深浅中心的掺杂浓度的变化。结果表明,采用绿光作为记录光在LiNbO3∶Ce∶Cu晶体中进行非挥发全息记录,可以记录得到强光折变光栅,其空间电荷场高达107V/m;获得高达80%以上的固定衍射效率,各相关参量都有较大的优化空间。     

In:Fe:Cu:LiNbO_3晶体光全息存储性能的研究

采用提拉法生长了In:Fe:Cu:LiNbO3晶体,测试了晶体的紫外可见光谱、红外吸收光谱。利用二波耦合方法测试了晶体的响应时间、最大衍射效率、计算晶体的光折变灵敏度。结果表明,随In3+离子浓度的增加,在In3+浓度较低时,In:Fe:Cu:LiNbO3晶体紫外可见光吸收边发生紫移,而红外吸收峰3 482cm-1位置基本不变,但浓度达到阈值时,紫外可见光吸收边相对于低浓度发生红移,而红外吸收峰向高波数方向移动;In3+浓度增加时,响应时间变短,最大衍射效率下降,晶体存储灵敏度提高。     

LiNbO3:Fe:Cu中角度复用的双色全息存储研究

采用365nm的门光束和633nm的记录光,在LiNbO3：Fe：Cu（Fe：0．15％;Cu：0．01％）晶体中实现了20幅全息光栅的双色复用记录和固定,平均固定效率达到79％,在5．0mm厚的晶体中固定后的动态范围M／#为1．50。实验研究了门光束光强、记录光与门光束的光强比对双色复用存储性能的影响,结果表明,增大门光束光强、减小记录光与门光束的光强比,有利于提高双色记录的复用全息图的平均固定效率以及动态范围;而增大记录光与门光束的光强比,可以提高双色记录灵敏度。     

LiNbO_3∶Cu∶Ce非挥发全息记录掺杂组份比的优化

实验研究了掺杂组份比对LiNbO3∶Cu∶Ce晶体非挥发全息记录性能的影响。结果表明,在全息记录过程中,掺杂组份比通过改变晶体的紫外光吸收特性而引起全息记录性能的改变。增加 LiNbO3∶Cu∶Ce晶体中 Cu和 Ce的掺杂组份比会导致晶体对紫外光吸收的增强,进而提高了全息记录灵敏度和固定衍射效率。在弱氧化处理的掺有CuO和Ce2O3 的质量分数分别为0. 085%和0. 011%的LiNbO3∶Ce∶Cu晶体中,得到了最高的固定衍射效率ηf=32%和记录灵敏度S=0 .022 cm/J。     

LiNbO3∶Fe∶Rh晶体近红外非挥发全息记录

采用双中心记录方案在双掺杂LiNbO3∶Fe∶Rh晶体中实现了近红外非挥发全息记录,研究了LiNbO3∶Fe∶Rh晶体在633 nm,752 nm,799 nm波长下的全息记录性能。结果表明,在使用近红外记录光时,其记录灵敏度随敏化光强的变化趋势与双中心短波长记录时的不同。通过和LiNbO3∶Fe∶Mn等传统双掺杂铌酸锂晶体的近红外波段记录效果对比,发现同时掺杂Fe和Rh可增强晶体对近红外光的吸收,获得更高的浅中心Fe光生伏特系数,从而能够在LiNbO3∶Fe∶Rh晶体中实现近红外波段的光折变全息记录。     

Zr：Fe：LiNbO3晶体全息存储性能的研究

生长并测试了Zr∶Fe∶LiNbO3晶体的红外光谱、抗光折变损伤阈值及全息存储性能。研究发现,6%r(Zr)∶Fe∶LiNbO3晶体抗光折变损伤阈值比Fe∶LiNbO3晶体高1个数量级,红外光谱中OH-吸收峰也从Fe∶LiNbO3晶体的3 483 cm-1移到3 488 cm-1。其全息存储性能除衍射效率比Fe∶LiNbO3晶体轻微下降外,写入时间、擦除时间和光折变灵敏度皆优于Fe∶LiNbO3晶体,尤其是其中2%r(Zr)∶Fe∶LiNbO3晶体的动态范围比Fe∶LiNbO3晶体高2.5倍,用2%r(Zr)∶Fe∶LiNbO3晶体作为全息存储介质,实现了晶体中一个公共体积中1 000幅数字图像体全息图的存储与恢复。     

双掺杂LiNbO_3∶Fe∶Ru晶体的全息读出特性

为了解决读出过程中全息数据的擦除问题,研究了新型双掺杂LiNbO3∶Fe∶Ru晶体的全息读出特性。分析了双中心和单中心记录方案光栅的读出特性,并联立双中心物质方程和耦合波方程进行了模拟计算。结果表明,双中心记录所得到的饱和全息的读出时间常数远低于LiNbO3∶Fe∶Mn晶体的读出时间常数;单色光记录可以实现有效的全息,且其读出时间常数远大于记录时间常数,表现为准态非挥发读出。分析表明,这可能由于Ru的能级比Mn更靠近Fe,更易被红光激发,从而使得双中心记录所得饱和光栅的存贮持久性降低;单色光记录中红光能够同时充当记录光和抽运光,记录过程中红光能够在Fe上记录光栅并将其转移到Ru上,而在读出过程中则由于Ru能级较深,擦除缓慢。     

对不同组份LiNbO_3∶Fe非挥发全息存储的研究

以双中心模型为基础,研究了同成份和近化学比掺铁铌酸锂晶体在稳态情况下的非挥发双色二步全息存储性能.通过比较在相同记录条件下同成份(锂的摩尔浓度为48.5%)与近化学比(锂的摩尔浓度为49.5%)掺铁铌酸锂的总空间电荷场的大小可以看到,在连续光所能达到的光强范围内,近化学比LiNbO3:Fe的总空间电荷场明显大于同成份LiNbO3:Fe的总空间电荷场.但是在高光强下,同成份与近化学比LiNbO3:Fe都可以达到106V/m量级的光致空间电荷场.     

LiNbO3：Fe：Cu晶体全息时间常数的理论研究

根据双中心全息存储的理论模型,采用Runge-Kutta数值方法拟合了双中心全息存储的记录过程和紫外光擦除过程的时间常数,研究了双掺杂LiNbO3：Fe：Cu晶体的浅能级掺杂浓度、深能级掺杂浓度和光束比IR/IUV对记录时间常数和紫外光擦除时间常数的影响。结果表明,在双掺杂LiNbO3晶体的全息复用中,为了同时得到小的记录时间常数和大的紫外光擦除时间常数,可选用深能级掺杂浓度较小的晶体,采用大的光束比进行复用存储。     

基于化学计量比Mg:Fe:LiNbO_3的全息存储系统

以K_2O为助熔剂,采用顶部籽晶熔融法成功地生长出近化学计量比Mg:Fe:LiNbO_3(Mg:Fe:SLN)晶体.测量了晶体的紫外吸收光谱及响应时间,且和同成分Fe:LiNbO_3(Fe:CLN)晶体作了比较.结果表明,Mg:Fe:SLN晶体更适于作为全息存储器来应用.针对全息存储中固有的高原生误码率问题,采用快速响应矩阵码(QR)编码技术对原始数据进行编码,缓解了对系统设计和部件质量等方面的压力.以Mg:Fe:SLN晶体作为存储介质,构建了体全息存储系统,将QR码编、译码技术用于包含音频和视频的多媒体数据的全息存储,重构数据能成功回放.     

Mg:Fe:LiNbO_3晶体光学性能的研究

在LiNbO3中掺杂光折变敏感杂质离子Fe2+/Fe3+和抗光致散射杂质离子Mg2+,以提拉法生长Mg∶Fe∶LiNbO3晶体。测试晶体吸收光谱、红外光谱。Mg∶Fe∶LiNbO3晶体的吸收边相对Fe∶LiNbO3晶体发生紫移。当Mg2+浓度达到阈值浓度,Mg(6%)∶Fe∶LiNbO3晶体OH-吸收峰由3482cm-1移到3529cm-1。测试晶体的位相共轭反射率和响应时间,计算光电导。Mg(6%)∶Fe∶LiNbO3晶体的响应速度和光电导比Fe∶LiNbO3晶体有较大提高。     

Mg∶Fe∶LiNbO3晶体光学性能的研究

在LiNbO3中掺杂光折变敏感杂质离子Fe^2 ／Fe^3 和抗光致散射杂质离子Mg^2 ，以提拉法生长Mg∶Fe∶LiNbO3晶体。测试晶体吸收光谱、红外光谱,Mg∶Fe∶LiNbO3晶体的吸收边相对Fe∶LiNbO3晶体发生紫移。当Mg^2 浓度达到阈值浓度，Mg(6％)：Fe∶LiNbO3晶体OH^-吸收峰由3482cm^-1移到3529cm^-1，测试晶体的位相共轭反射率和响应时间，计算光电导。Mg(6％)：Fe∶LiNbO3晶体的响应速度和光电导比Fe∶LiNbO3晶体有较大提高。     

组合外加电场提高Fe∶LiNbO_3中90°记录体全息的衍射效率

针对90°全息记录结构的特殊性,在记录和读出阶段分别施加不同极性的外加电场,实现了Fe∶LiNbO3晶体中高衍射效率的全息记录和读出。在库赫塔列夫(Kukhtarev)方程基础上引入两维耦合波理论,对组合外加电场提高掺铁铌酸锂晶体光折变特性的机理进行了探讨。实验和理论计算结果都表明这种分别在记录和读出过程施加不同极性组合的外加电场是在Fe∶LiNbO3中实现高衍射效率90°记录结构体全息的有效技术方案。     

Mn∶Fe∶LiNbO3晶体光折变效应的研究

在LiNbO3中掺入Fe2O3和MnCO3生长Mn∶Fe∶LiNbO3晶体,对晶体进行极化处理及氧化还原处理.测试晶体的吸收光谱、指数增益系数、衍射效率和有效载流子浓度.结果表明,经还原处理的Mn∶Fe∶LiNbO3晶体是优良的全息存储介质材料.