双掺杂LiNbO3: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LiNbOa：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LiNbO2：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。     

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。     

LiNbO_3∶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/cm2和390mW/cm2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∶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。     

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∶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。     

Ce∶Mn∶LiNbO3晶体紫外记录研究

采用紫外光作记录光在Ce∶Mn∶LiNbO3晶体中实现非挥发全息记录,灵敏度可达0.0803 cm/J,衍射效率(固定)为5.07%,比采用红光为记录光,紫外光为敏化光的非挥发双中心记录方案均提高了50多倍。分析表明,采用紫外光作为记录光,深能级电子被激发比例极大提高,参与光折变过程的电子平均运动周期变短,提高了衍射效率和灵敏度;深浅能级电子光栅的同相位,使得固定空间电荷场变强。文中还研究了退火对记录性能的影响。     

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。     

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。     

激光波长对镁钌铁铌酸锂的全息存储性能影响

在生长Fe∶LiNbO3熔体中掺进摩尔分数x(Ru2O3) =0.1％和x(MgO)=1％、3％、7％,用提拉法生长镁钌铁铌酸锂(Mg ∶ Ru∶Fe∶LiNbO3)晶体.通过二波耦合光路,分别以红光(632.8 nm)、绿光(532 nm)和蓝光(476 nm)为光源测量晶体的全息存储性能.实验结果表明,在476 nm下,Mg∶Ru∶Fe∶LiNbO3晶体全息存储性能随着Mg离子掺杂浓度的增加而呈现逐渐增强的趋势,与其在红光和绿光下不同.研究了Mg离子掺杂浓度的增加使Mg∶Ru∶Fe∶LiNbO3晶体的蓝光全息存储性能增强的机理.     

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.     

LiNbO_3∶Fe晶体中飞秒二波耦合光栅衍射自增强现象

在超快二波耦合配置下的LiNbO3∶Fe晶体中写入了体相位栅,通过一定的脉冲写入方法进行飞秒脉冲写入光栅的衍射自增强实验,在双光写入饱和后进行单写入光照射,产生了持续1 h的衍射自增强,同时又发现在光栅写入未饱和的时候改为单光写入也产生了衍射自增强现象,持续2 h。随后从光调制角度分析了该自增强现象的理论原因:脉冲衍射光和写入光共同作用,提高了二者耦合程度,写入了新光栅,从而加强原光栅,导致衍射效率提高,从而证明飞秒脉冲写入光栅的读出擦除可抑制,这对提高光全息记录的读出质量有正面意义。     

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.     

LiNbO_3∶Fe晶体光栅擦除特性

在光折变过程中,光波对掺杂中心的激发系数S是一个重要的物理量。为了求出光激发系数S对波长λ的依赖,研究了在不同的擦除波长条件下,记录在光折变晶体LiNbO3∶Fe中的光栅衰减特性。实验结果表明lnP(P为光擦除灵敏度)与擦除波长λ呈线性关系,即波长越短,光栅擦除越快,光擦除灵敏度越高。在单中心电子带传输模型的基础上,理论计算也证实了实验结果。利用带传输模型,给出了理论上光激发系数S对波长的指数依赖关系。同时微观量μτ(为量子效率)也可由光栅擦除实验求出。     

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。     

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。     

组合外加电场提高Fe:LiNbO3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.     

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。     

双掺杂LiNbO3:Fe:Mn晶体局域光折变体全息光栅形成及衍射特性

将带输运模型与二维耦合波理论相结合,研究了双掺杂LiNbO3∶Fe∶Mn晶体中由两束有限宽度平面波干涉产生的局域光折变体全息的动力学机制及其衍射特性。采用三步法联立求解了双中心带输运物质波方程和二维耦合波方程。数值计算结果表明,局域光折变体全息光栅的空间电荷场在空间上呈不均匀分布。当光栅区域较小时空间电荷场较强,随着光栅区域的增大,空间电荷场急剧下降,并降低一个数量级。此外,在接近光束入射边界的区域,空间电荷场时空变化规律与一维无限大光折变体全息光栅的结果相似,随着光栅区域的扩大,边界效应对空间电荷场的影响越显著。研究还发现,局域光折变体全息光栅的衍射效率随光栅厚度的增加而增加。理论结果对于由局域光折变体全息光栅形成的光学器件与系统的设计和应用具有重要的参考意义。