铌酸锂晶体的性能表征及其在体全息中的应用研究

论文摘要

体全息存储技术以其高存储密度、高冗余度、可进行并行内容寻址、数据传输速率快,存取时间短以及抗干扰能力强等特点,在军事、商业、医学等诸多领域具有极其广阔的应用前景,引起了人们广泛的关注与研究。但目前体全息存储系统在获得衍射效率均匀的多重信息存储与降低噪声等性能方面还存在很多亟待解决的问题。本文针对体全息技术实用化过程中的主要问题进行了分析与研究。首先采用了Mg作为掺杂剂,采用Czochralski法,选择适当的温度梯度,提拉速度与旋转速度等晶体生长工艺参数生长了双掺镁铁铌酸锂晶体。并对生长出来的晶体进行了极化和氧化还原处理,得到了无宏观缺陷、光学均匀性较好的光折变晶体。其次对传统等衍射效率曝光方案进行了修正,提出了一种更为理想的等衍射效率曝光方案。该方案不仅考虑了体全息存储中的擦除效应,而且对存储时记录光路几何组态的变化对光栅折射率调制度的影响也考虑在内,修正后的曝光方案较好的解决了传统曝光方案中前期存储图像衍射效率相对过高的问题,较为严格地实现了衍射效率的均匀化。最后,构建了体全息存储系统,存储并再现了多幅体全息图,并且对再现图像的像质进行了分析,总结了影响输出图像像质的因素并提出了解决方法。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题的研究背景及意义
• 1.2 体全息技术的发展及国内外研究现状
• 1.2.1 光折变体全息技术的国外发展及研究现状
• 1.2.2 体全息技术的国内发展及研究现状
• 1.3 光折变晶体材料的发展研究状况
• 1.4 本文的主要内容
• 第2章 光折变体全息存储的基本理论
• 2.1 光折变效应及其动力学过程
• 2.2 体全息存储的基本理论
• 2.2.1 体全息存储原理
• 2.2.2 体全息存储的优点
• 2.2.3 体光栅与布拉格衍射
• 2.2.4 耦合波理论
• 2.2.5 布拉格偏移
• 2.3 复用技术
• 2.3.1 角度复用
• 2.3.2 相位复用
• 2.3.3 波长复用
• 2.3.4 分维角度复用技术
• 2.3.5 混合的全息复用技术
• 2.4 衍射效率均匀化
• 2.4.1 顺序曝光法
• 2.4.2 增量曝光法
• 2.5 本章小结
• 第3章 铌酸锂晶体的结构、改性及其制备
• 3.1 铌酸锂晶体结构
• 3.2 铌酸锂晶体的本征与非本征缺陷
• 3.2.1 铌酸锂晶体的本征缺陷
• 3.2.2 铌酸锂晶体的非本征缺陷
• 3.3 铌酸锂晶体的掺杂改性
• 3.3.1 光折变掺杂
• 3.3.2 抗光折变掺杂
• 3.3.3 氧化还原处理
• 3.4 铌酸锂晶体的制备
• 3.4.1 铌酸锂晶体中掺杂元素的选取
• 3.4.2 多晶料的制取
• 3.4.3 晶体生长与加工
• 3.5 本章小结
• 第4章 基于铌酸锂晶体多重全息的衍射效率研究
• 4.1 引言
• 4.2 传统等衍射效率方案的分析
• 4.2.1 衍射效率均匀化
• 4.2.2 传统的曝光时序方案分析
• 4.3 系统几何组态对衍射效率均匀性的影响
• eff与几何组态的关系'>4.3.1 r_eff与几何组态的关系
• sc与几何组态的关系'>4.3.2 E_sc与几何组态的关系
• sat的差异'>4.3.3 多重全息存储各光栅△n_sat的差异
• 4.4 顺序曝光时序的修正
• 4.4.1 曝光时序修正的理论分析
• 4.4.2 修正后等衍射效率曝光方案的仿真验证
• 4.4.3 多重等衍射效率全息光栅的写入
• 4.5 本章小结
• 第5章 基于铌酸锂晶体的体全息存储系统性能研究
• 5.1 影响体全息存储性能因素的分析
• 5.2 体全息存储系统的构建
• 5.3 体全息存储的实现
• 5.3.1 图像存储及再现过程
• 5.3.2 多重存储控制系统
• 5.3.3 光束偏转与快门的控制
• 5.4 再现图像的像质分析
• 5.5 本章小结
• 结论与展望
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果
• 致谢