三維體全息存儲以其存儲密度高、數(shù)據(jù)傳輸快、尋址速率快、存儲壽命長、制備成本低等優(yōu)點(diǎn),在信息存儲技術(shù)中展現(xiàn)了極強(qiáng)的競爭力,受到人們的廣泛關(guān)注。然而,一直以來該存儲技術(shù)受其響應(yīng)時間的限制,并沒有在實(shí)際應(yīng)用中得到普及。因此,快響應(yīng)體全息存儲的研究具有重要的意義和價值。本文基于兩種材料,一種是以菲醌（PQ）為引發(fā)劑的PQ/PMMA光致聚合物,實(shí)現(xiàn)了納秒量級脈沖曝光下的超快體全息存儲;另一種是以二茂鈦（IRGACURE 784,TI）為引發(fā)劑的TI/PMMA光致聚合物,在體全息存儲中實(shí)現(xiàn)了毫秒量級的響應(yīng)時間。采用納秒脈沖曝光的方式首次實(shí)現(xiàn)了在PQ/PMMA聚合物中的超快體全息存儲。實(shí)驗(yàn)中利用脈寬為6 ns,波長為532 nm的脈沖激光,實(shí)現(xiàn)了2 mm厚材料在單次脈沖曝光下的全息光柵記錄,暗反應(yīng)時間為15 min時,材料的最大光柵強(qiáng)度為1%。后續(xù)利用多脈沖曝光,在300次累積曝光下,得到了光柵的最大衍射效率,為32.9%,其光柵響應(yīng)時間為0.88μs。累積曝光時間為1.5μs時,利用角度復(fù)用技術(shù)實(shí)現(xiàn)5幅全息圖的復(fù)用存儲,得到0.726的動態(tài)范圍M#。摻雜Ag納米粒子以改善其超快體全息存儲性能。實(shí)驗(yàn)... 

【文章來源】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)黑龍江省 211工程院校 985工程院校

【文章頁數(shù)】：136 頁

【學(xué)位級別】：博士

【部分圖文】：

圓偏振光記錄裝置中復(fù)用存儲的多幅全息圖[44]

哈爾濱工業(yè)大學(xué)理學(xué)博士學(xué)位論文-6-中，通過結(jié)合角度復(fù)用技術(shù)，成功地利用兩束具有相同偏振方向的圓偏振光記錄了多幅全息圖，如圖1-1所示。2015年，來自北京理工大學(xué)的譚小地團(tuán)隊(duì)[45]對PQ/PMMA光聚合物材料的偏振特性進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究，討論了引入不同重量比的PQ分子對材料衍射效率的影響。此外，還觀察了偏振式全息與傳統(tǒng)全息的衍射效率差異。圖1-2PQ的時間-空間分布以及相應(yīng)的折射率調(diào)制度[48]Fig.1-2TemporalandspatialdistributionofPQandthecorrespondingindexmodulation[48]目前對于PQ/PMMA材料的研究大多數(shù)集中于通過納米粒子的引入以及共聚基底的制備進(jìn)一步提高PQ/PMMA的全息特性，使其能夠真正投入到實(shí)際應(yīng)用中；近年來年哈爾濱工業(yè)大學(xué)孫秀冬團(tuán)隊(duì)通過獨(dú)特的高溫聚合制備方法研制了PQ/PMMA材料[46-47]，并研究了其光柵動力學(xué)方程，對光致聚合物的光柵暗增強(qiáng)反應(yīng)進(jìn)行了優(yōu)化，提高其適用性；通過擴(kuò)散模型詳細(xì)地分析了PQ分子的擴(kuò)散過程對材料折射率調(diào)制的影響；提出了定性定量描述暗增強(qiáng)動力學(xué)的理論模型[48-49]，其中圖1-2描述的是PQ分子的空間時間動態(tài)濃度變化。同時通過在PQ/PMMA光致聚合物中摻雜無機(jī)納米粒子、有機(jī)分子以及共聚基底等方法提高并改善了其全息特性[50-53]，光柵的靈敏度由5.0×10-6cm2/J提高至2.3×10-6cm2/J，折射率調(diào)制度由0.9×10-5提高至9.4×10-5。并且分析了摻雜納米粒子后光柵形成的動態(tài)過程，制備了多元摻雜聚合物，其各項(xiàng)指標(biāo)性能均優(yōu)于PQ/PMMA聚合物。國內(nèi)外對于PQ/PMMA材料的研究已經(jīng)十分詳細(xì)，但是PQ分子的感光靈敏度較低，限制了在PQ/PMMA體系中記錄的光柵衍射效率及響應(yīng)時間。因此

?芄?產(chǎn)生等離激元共振吸收效應(yīng)。通過實(shí)驗(yàn)證明表面等離激元共振對材料吸收帶來的貢獻(xiàn)，并且說明IRGACURE784光引發(fā)劑十分適用于制備可見光曝光下的光敏材料。隨著研究的深入，一些團(tuán)隊(duì)也致力于探索IRGACURE784光引發(fā)分子的光致聚合動力學(xué)過程。2009年，Crivello[62]證明IRGACURE784光敏劑的光裂解過程涉及鈦中心自由基(I)和芳基自由基(II)的初步形成，如圖1-3所示。推測這兩種物質(zhì)都可以引發(fā)聚合反應(yīng)。光敏劑具有低毒性，因此可以應(yīng)用在醫(yī)療和牙科領(lǐng)域，使用該種光引發(fā)劑的環(huán)氧樹脂材料具有各種化學(xué)和機(jī)械性能優(yōu)勢。圖1-3IRGACURE784光裂解后的主要產(chǎn)物[62]Fig.1-3Themainproductsofphoto-cleavageinIRGACURE784[62]2010年，Sheridan團(tuán)隊(duì)[63]研究了IRGACURE784光引發(fā)劑在由環(huán)氧樹脂基體和乙烯基單體組成的光聚合物中光化學(xué)機(jī)制，建立了物理模型并導(dǎo)出了描述IRGACURE784通過吸收消耗光敏分子和產(chǎn)生這些光產(chǎn)物的光化學(xué)速率方程，為該種光引發(fā)劑摻雜的材料的研究提供了理論支持。其主要的光化學(xué)過程為：初始基態(tài)的IRGACURE784吸收光子產(chǎn)生其異構(gòu)體。這種新的異構(gòu)體具有不同的吸收光譜，并且其隨著時間的流逝可能發(fā)生反向異構(gòu)化回到原來的基態(tài)的形式；或者出現(xiàn)光裂解現(xiàn)象，從而生成不穩(wěn)定的二茂鈦基(吸收體)和穩(wěn)定的芳基化合物(副產(chǎn)物)；可能發(fā)生的另一種光化學(xué)反應(yīng)是直接消耗異構(gòu)體以形成

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]偏光全息研究歷程與展望[J]. 洪一凡,臧金亮,劉穎,范鳳蘭,吳安安,邵龍,康果果,譚小地.  中國光學(xué). 2017(05)
[2]全息干板互易律失效規(guī)律的理論研究與數(shù)值模擬[J]. 鄭賢旭,李澤仁,李作友,羅振雄,葉雁,鐘杰.  光子學(xué)報. 2005(04)



本文編號：2910244