In-Fe-Cu-LiNbO3晶體的藍(lán)光光折變與雙波長非揮發(fā)全息存儲.pdf

1、光學(xué)體全息存儲器以其存儲容量大、數(shù)據(jù)傳輸速率高、信息尋址速度快等優(yōu)點(diǎn)，在現(xiàn)代存儲技術(shù)競爭中顯示出巨大的優(yōu)勢和良好的發(fā)展前景。鈮酸鋰晶體因其良好的光折變性能成為非常重要的體全息存儲材料，但鈮酸鋰晶體存在的響應(yīng)速度慢、散射噪聲強(qiáng)、讀出過程的揮發(fā)性等缺點(diǎn)制約了體全息存儲器的發(fā)展。因此，改良和優(yōu)化鈮酸鋰晶體，進(jìn)而提高體全息存儲器的整體性能已成為當(dāng)前體全息存儲領(lǐng)域的首要研究課題。本文以新型 In:Fe:Cu:LiNbO3晶體為研究對象，從其缺陷結(jié)

2、構(gòu)出發(fā)，研究了雙中心雙波長光折變光柵的形成機(jī)理，進(jìn)而研究了影響體全息存儲性能的因素以及優(yōu)化條件，并以此為基礎(chǔ)搭建了雙波長體全息存儲系統(tǒng)，進(jìn)行多重復(fù)用體全息存儲的研究。
　　通過紅外OH-吸收譜、紫外-可見光吸收光譜、ICP-AES以及差熱分析等實(shí)驗(yàn)手段，詳細(xì)研究了In:Fe:Cu:LiNbO3晶體的缺陷結(jié)構(gòu)以及離子的占位情況。由分析結(jié)果可知，In3+離子摻雜濃度低于閾值濃度時，首先占據(jù)NbLi4+的鋰位，當(dāng)In3+離子的濃度達(dá)到閾

3、值后，將進(jìn)入正常的鈮位。在我們的樣品中，F(xiàn)e和 Cu一直占據(jù)正常的鋰位。
　　基于Kukhtarev雙中心帶輸運(yùn)模型，建立In:Fe:Cu:LiNbO3晶體的藍(lán)光雙波長非揮發(fā)存儲理論模型，推導(dǎo)出空間電荷場的穩(wěn)態(tài)解、非揮發(fā)記錄靈敏度以及動態(tài)范圍的解析解，利用數(shù)值方法模擬該晶體中的雙波長非揮發(fā)體全息存儲動力學(xué)行為。模擬結(jié)果表明，記錄光在深淺能級直接記錄的特點(diǎn)、兩能級中光柵同相位的特點(diǎn)以及強(qiáng)的吸收使 In:Fe:Cu:LiNbO3晶體中

4、雙波長非揮發(fā)光折變性能相比于雙色非揮發(fā)光折變性能有很大的提高。
　　針對記錄材料光致光散射特性的定量描述問題，提出光致光散射曝光能量流閾值效應(yīng)，即光致光散射是入射光光強(qiáng)對時間的累積效應(yīng)。通過相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)研究進(jìn)行驗(yàn)證，并將其應(yīng)用于 In:Fe:Cu:LiNbO3晶體的光致光散射研究，研究In3+離子摻雜濃度、氧化還原處理、[Li]/[Nb]比以及入射光波長對晶體光致光散射曝光能量流閾值的影響機(jī)理。同時基于晶體的光致光散射曝光能量流閾值

5、效應(yīng)，進(jìn)行了多重復(fù)用體全息存儲的實(shí)驗(yàn)研究，獲得了理想的再現(xiàn)效果。
　　利用二波耦合實(shí)驗(yàn)裝置，對 In:Fe:Cu:LiNbO3晶體的488nm藍(lán)光光折變特性進(jìn)行研究，發(fā)現(xiàn)In:Fe:Cu:LiNbO3晶體的藍(lán)光光折變增強(qiáng)特性。隨著In3+離子的摻雜以及濃度的增加，晶體的光折變效應(yīng)增強(qiáng)：折射率調(diào)制增大，響應(yīng)時間縮短，二波耦合增益增大，靈敏度提高，動態(tài)范圍增大。這種增強(qiáng)特性是由于其內(nèi)部缺陷結(jié)構(gòu)的變化以及藍(lán)光的高能量所引發(fā)的。另外，通過