【摘要】：21世紀(jì)是一個(gè)大數(shù)據(jù),信息化的時(shí)代,爆炸的信息存儲(chǔ)與傳播量對(duì)人類社會(huì)提出新的挑戰(zhàn)�？v觀全球,每天有大量的數(shù)據(jù)以文檔、報(bào)紙、圖片、音頻、視頻等形式產(chǎn)生,尤其移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)的高速發(fā)展推動(dòng)了信息的產(chǎn)生與傳播。目前,通過縮小記錄元素以提高存儲(chǔ)容量的方法能有效地將信息以磁存儲(chǔ),光學(xué)存儲(chǔ)和半導(dǎo)體固態(tài)存儲(chǔ)的形式保存。然而,所有這些二維的存儲(chǔ)方法的存儲(chǔ)容量已經(jīng)接近其物理極限。多維存儲(chǔ)技術(shù)能將存儲(chǔ)容量提高多個(gè)數(shù)量級(jí),是存儲(chǔ)技術(shù)發(fā)展的必然方向。由于光與物質(zhì)相互作用過程中有許多的物理化學(xué)變化可用于多維信息記錄,多維光存儲(chǔ)在近些年引起人們廣泛的關(guān)注。飛秒激光具有超短的脈沖寬度和極高的脈沖峰值功率,聚焦后與材料相互作用時(shí)會(huì)發(fā)生多光子電離、隧道電離和雪崩電離等非線性過程,從而實(shí)現(xiàn)對(duì)特定材料空間選擇性的微結(jié)構(gòu)改性,在近些年不斷深入的研究中,飛秒激光已經(jīng)成為一個(gè)三維修飾材料物理性能的重要工具。本文利用飛秒激光在不同材料中誘導(dǎo)的多種功能微結(jié)構(gòu),對(duì)其進(jìn)行表征和原理的探討,并探索了不同的微結(jié)構(gòu)在光存儲(chǔ)領(lǐng)域的潛在應(yīng)用。具體如下:(1)采用高溫熔融法制備了Cr~(3+)離子摻雜的鋁硅酸鹽玻璃,在高重頻飛秒激光輻照后,成功實(shí)現(xiàn)了ZnAl_2O_4納米晶的析出。此外,玻璃中的Cr~(3+)嵌入所誘導(dǎo)的晶體中,在輻照區(qū)域觀測(cè)到了Cr~(3+)的寬帶發(fā)光,分析了其用于三維光存儲(chǔ)的可能性;(2)利用不同頻率的飛秒激光輻照ZnO-TeO_2-P_2O_5體系玻璃,實(shí)現(xiàn)了玻璃內(nèi)部從團(tuán)簇到納米顆粒的可控析出,利用拉曼成像表征了團(tuán)簇與納米顆粒在所誘導(dǎo)微結(jié)構(gòu)中的不同分布,探討了其形成的機(jī)理,基于團(tuán)簇的近紅外發(fā)光,進(jìn)一步演示了其在三維光存儲(chǔ)的可行性。(3)利用1 kHz飛秒激光輻照摻銀磷酸鹽玻璃,基于銀離子的價(jià)態(tài)和熒光變化,驗(yàn)證了該方法可以實(shí)現(xiàn)單脈沖超快光存儲(chǔ)。進(jìn)一步探究了記錄的層間串?dāng)_、體密度和信息的熱穩(wěn)定性,并從理論上計(jì)算了所存儲(chǔ)信息的壽命;利用得出的結(jié)論,我們演示了其在三維存儲(chǔ)的應(yīng)用,并獲得了很高的信噪比。(4)利用靜電紡絲技術(shù)制備了取向金納米棒摻雜的PVA纖維膜,探索了不同長(zhǎng)徑比的納米棒在偏振激光作用后信號(hào)讀取的相關(guān)系數(shù)。嘗試了多層的存儲(chǔ)讀取,為進(jìn)一步發(fā)展基于取向金納米棒的多維光存儲(chǔ)奠定基礎(chǔ)。
【圖文】：

華南理工大學(xué)碩士學(xué)位論文納秒和皮秒加工必然出現(xiàn)的熱效應(yīng)，，能進(jìn)行超精細(xì)結(jié)構(gòu)修飾。又因?yàn)榧す夤庾用芏葮O大，理論分析表明激光焦點(diǎn)處產(chǎn)生的巨大場(chǎng)強(qiáng)(1010V/cm)已經(jīng)自身的庫(kù)倉(cāng)場(chǎng)強(qiáng)，所以即便透明介質(zhì)材料對(duì)激光波長(zhǎng)沒有本征吸收，也會(huì)離、隧道電離等吸收光子使電子吸收能量躍遷并進(jìn)一步引發(fā)電子雪崩，進(jìn)線性過程來對(duì)材料實(shí)行特定區(qū)域的改性。

飛秒激光束能量的空間強(qiáng)度分布呈高斯分布的，這引起激光入向有所變化。當(dāng)材料非線性系數(shù)是正值時(shí)，激光束中心強(qiáng)度最輸速度最慢，相反的激光束外圍區(qū)域強(qiáng)度較低，折射率較小，普通光通過凸透鏡聚焦時(shí)類似，由于是飛秒激光自身性質(zhì)引起材料的非線性折射率為負(fù)值時(shí)，就如同光通過凹透鏡相似而現(xiàn)象。位調(diào)制調(diào)制指的是飛秒激光在介質(zhì)中的波長(zhǎng)隨單脈沖前后時(shí)間不同而示，超強(qiáng)超短飛秒激光單個(gè)脈沖的峰尖和峰尖前后在介質(zhì)內(nèi)速尺度內(nèi)會(huì)引起相位頻率改變，脈沖的前沿頻率減小波長(zhǎng)變長(zhǎng)，大波長(zhǎng)變短，造成脈沖頻譜展寬。在一些介質(zhì)中，可以觀察到白光。
【學(xué)位授予單位】：華南理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TN249;TB303

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前1條

1 邱建榮,錢國(guó)棟,Kazuyuki Hirao;飛秒激光空間選擇性誘導(dǎo)玻璃微結(jié)構(gòu)及應(yīng)用[J];材料研究學(xué)報(bào);2003年01期

本文編號(hào)：2607208