三維體全息存儲以其存儲密度高、數據傳輸快、尋址速率快、存儲壽命長、制備成本低等優點,在信息存儲技術中展現了極強的競爭力,受到人們的廣泛關注。然而,一直以來該存儲技術受其響應時間的限制,并沒有在實際應用中得到普及。因此,快響應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）為引發劑的PQ/PMMA光致聚合物,實現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）為引發劑的TI/PMMA光致聚合物,在體全息存儲中實現了毫秒量級的響應時間。采用納秒脈沖曝光的方式首次實現了在PQ/PMMA聚合物中的超快體全息存儲。實驗中利用脈寬為6 ns,波長為532 nm的脈沖激光,實現了2 mm厚材料在單次脈沖曝光下的全息光柵記錄,暗反應時間為15 min時,材料的最大光柵強度為1%。后續利用多脈沖曝光,在300次累積曝光下,得到了光柵的最大衍射效率,為32.9%,其光柵響應時間為0.88μs。累積曝光時間為1.5μs時,利用角度復用技術實現5幅全息圖的復用存儲,得到0.726的動態范圍M#。摻雜Ag納米粒子以改善其超快體全息存儲性能。實驗... 

【文章來源】：哈爾濱工業大學黑龍江省 211工程院校 985工程院校

【文章頁數】：136 頁

【學位級別】：博士

【部分圖文】：

圓偏振光記錄裝置中復用存儲的多幅全息圖[44]

哈爾濱工業大學理學博士學位論文-6-中，通過結合角度復用技術，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，來自北京理工大學的譚小地團隊[45]對PQ/PMMA光聚合物材料的偏振特性進行了實驗研究，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全息的衍射效率差異。圖1-2PQ的時間-空間分布以及相應的折射率調制度[48]Fig.1-2TemporalandspatialdistributionofPQandthecorrespondingindexmodulation[48]目前對于PQ/PMMA材料的研究大多數集中于通過納米粒子的引入以及共聚基底的制備進一步提高PQ/PMMA的全息特性，使其能夠真正投入到實際應用中；近年來年哈爾濱工業大學孫秀冬團隊通過獨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方程，對光致聚合物的光柵暗增強反應進行了優化，提高其適用性；通過擴散模型詳細地分析了PQ分子的擴散過程對材料折射率調制的影響；提出了定性定量描述暗增強動力學的理論模型[48-49]，其中圖1-2描述的是PQ分子的空間時間動態濃度變化。同時通過在PQ/PMMA光致聚合物中摻雜無機納米粒子、有機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過程，制備了多元摻雜聚合物，其各項指標性能均優于PQ/PMMA聚合物。國內外對于PQ/PMMA材料的研究已經十分詳細，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時間。因此

?芄?產生等離激元共振吸收效應。通過實驗證明表面等離激元共振對材料吸收帶來的貢獻，并且說明IRGACURE784光引發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，一些團隊也致力于探索IRGACURE784光引發分子的光致聚合動力學過程。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。推測這兩種物質都可以引發聚合反應。光敏劑具有低毒性，因此可以應用在醫療和牙科領域，使用該種光引發劑的環氧樹脂材料具有各種化學和機械性能優勢。圖1-3IRGACURE784光裂解后的主要產物[62]Fig.1-3Themainproductsofphoto-cleavageinIRGACURE784[62]2010年，Sheridan團隊[63]研究了IRGACURE784光引發劑在由環氧樹脂基體和乙烯基單體組成的光聚合物中光化學機制，建立了物理模型并導出了描述IRGACURE784通過吸收消耗光敏分子和產生這些光產物的光化學速率方程，為該種光引發劑摻雜的材料的研究提供了理論支持。其主要的光化學過程為：初始基態的IRGACURE784吸收光子產生其異構體。這種新的異構體具有不同的吸收光譜，并且其隨著時間的流逝可能發生反向異構化回到原來的基態的形式；或者出現光裂解現象，從而生成不穩定的二茂鈦基(吸收體)和穩定的芳基化合物(副產物)；可能發生的另一種光化學反應是直接消耗異構體以形成

【參考文獻】：
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. 2017(05)
[2]全息干板互易律失效規律的理論研究與數值模擬[J]. 鄭賢旭,李澤仁,李作友,羅振雄,葉雁,鐘杰.  光子學報. 2005(04)



本文編號：2910244