中国科学院西安光学精密机械研究所博士学位论文光折变晶体全息存储技术的相关理论和实验研究姓名：忽满利申请学位级别：博士专业：光学指导教师：李育林1999.3.1摘蔓摘要本文围绕光折变全息存储的相关理论和技术，就光波在光折变晶体中的耦7 合、相位栅的动态特性、散射噪声的抑制、数字全息存储的编码方法、相位栅的固定和多重全息存储中的曝光均匀性等进行了理论和实验研究。首先应用光折变晶体中耦合波理论对全息存储中相位栅的振幅和衍射效率同存储几何参数( 例如光栅矢量同光轴之间的夹角，信号光同参考光之间的夹角) 的关系进行了分析，给出了为获得最大衍射效率的存储结构参数。对光折变晶体中耦合波方程数值求解，研究了全息记录和读出时，全息光栅的瞬态增强特性，研究了单光束读光栅时不同的初始光栅强度、两波耦合强度等参数对光栅增强特性的影响和双面交替读光栅时读栅光强与读栅时间对快速增强光栅强度的影响，基于全息动态刷新嚣提出一种易于实现快速增强光栅强度的实验方案。( 对光折变全息存储中光散射进行了理论和实验研究，提出了减小光斑尺寸法和波前修正法两种抑制噪声的方法，实验中采用两种方法分别获得了质量较好的再现图象，实验发现波两种方法中波前修正法抑制散射噪声更为有效，减小光斑尺寸法抑制噪声虽有限但简单易行。L 卫( 介绍了晶体全息数字存储的编码方法，对系统误码率进行了分析，并给出了具有纠错能力的数字全息存储读出译码电路3e ，一理论上研究了光折变全息存储中光栅振幅、衍射效率、动态范围及存储容p 量同外加电场的关系，对存储在铌酸锶钡( S B N ) 晶体中的单幅全息图进行了电固定，给出了实验结果，并对电固定光折变全息相位栅进行了定性解释。研究了多重全息存储中的曝光均匀性，分析了多重全息存储中散射效应对 写入时间常数和光耦合对光栅振幅的影响，给出了两种因素影响下角度多重编码存储中时间递减曝光法的计算公式。( 按照这种计算公式所得的曝光时间要比通常的曝光时间短，光栅振幅均匀性好，幅值大，这有利用提高晶体的存储容量。利用角度多重编码和时间递减法在厚度不足1 m m 的掺铁铌酸锂( F e ：L i N b O ，) 很容易存储了3 0 幅全息图。)E一， 关讹7 习：兄孝1 7 妗忽、别南，抒7 炙t 祈，沈椭悸臻j 卖身， 先鳓含，橼渺戈约律年摘世A b s t r a c tT i mc o u p l i n go ft h ew a v e si np h o t o r e f i a c t i v ec r y s t a l ，t h ed y n a m i c so fp h a s eg r a t i n gi nh o l o g r a p h i cs t o r a g e ，t h er e d u c i n gs c a t t e r i n gn o s e ，t h ec o d i n ga n dd e c o d i n gm e t h o d so fd i g i t a lh o l o g r a p h i cs t o r a g e ，t h ef i x i n gp h a s eg r a t i n ga n dt h ee x p o s u r eu n i f o r m i t yo fm u l t i p l eh o l o g r a p h i cs t o r a g ew e r ei n v e s t i g a t e dt h e o r e t i c a l l ya n de x p e r i m e n t a l l y F i r s t ，t h ea m p l i t u d ea n dd i f f r a c t i o ne f f i c i e n c yo fp h a s eg r a t i n gd e p e n d e n c eo nt h eg e o m e t r i cp a r a m e t e r so ft h ec o n s t r u c t i o nh a v eb e e ns t u d i e db yu s i n gt h ec o u p l e w a v et h e o r y , t h ep a r a m e t e r so ft h ec o n s t r u c t i o nt oo b t a i nm a x i md i f f r a c t i o ne f f i c i e n c yh a v eb e e no b t a i n e d C o m p u t e rd i g i t a l l yr e s o l v e dt h ec o u p l e w a v ee q u a t i o n si np h o t o r e f r a c t i v ec r y s t a l T h et e m p o r a ls e l f - e n h a n c e m e n to fg r a t i n gd u r i n gr e c o r d i n ga n dr e a d o u tw e r es t u d i e d T h ec h a r a c t e r i s t i c so ft h ee n h a n c e m e n td e p e n d e n c eo nt h ed i f f e r e n ti n i t i a li n t e n s i t i e so ft h eg r a t i n ga n dt h ec o u p l e sd u r i n gr e a d o u tb ys i g n a ll i g h t ，a sw e l la so nt h el i g h ti n t e n s i f ya n dt i m eo f r e a d o u tg r a t i n gd u r i n ga l t e r n a t i v er e a d o u tf r o md o u b l es i d ew e r er e s e a r c h e d B a s eo nt h eh o l o g r a p h i cd y n a m i cr e f r e s h e r , o n ee x p e r i m e n ts c h e m et or e a l i z ee a s i l yt h ee n h a n c e m e n to f g r a t i n gw a sp r o p o s e d T h es c a t t e r i n gn o i s e si nh o l o g r a p h i cs t o r a g ei np h o t o r e f r a c t i v ec r y s t a lw e r es t u d i e di nt h e o r e t i c a l l ya n de x p e r i m e n t a l l y T h et w om e t h o d so fs u p p r e s s i n gs c a t t e r i n gn o i s eb yl e s s e n i n gl i g h tb e a ms i z ei nc r y s t a la n dc o r r e c t i n gp h a s ed i s t o r t i o ni nt h ep a t ho f p r o p a g a t i n gb e a mw e r ep r o p o s e d ，t h eh i g h f i d e l i t yi m a g er e c o n s t r u c t i o nw e r eg o t t e ne x p e r i m e n t a l l yb yu s i n gt h et w om e t h o d s I tw e r ef o u n de x p e r i m e n t a l l yt h a tt h ec o r r e c t i n gp h a s e - d i s t o r t i o ni sm o r ee f f e c t i v et h a nl e s s e n i n gt h eb e a ms i z e ，b u tt h el a t t e ri sm o r es i m p l ya n de a s i l yt h a nf o r m e r T h ec o d i n gm e t h o d si nd i g i t a lh o l o g r a p h i cs t o r a g ew e r ei n t r o d u c e da n dt h eb i te r r o rr a t eo ft h es y s t e mw a sa n a l y z e d T h ed e c o d i n ge l e c t r i cc i r c u i t sb e i n gc a p a b l eo fe r r o rc o r r e c t i n gi nd i g i t a lh o l o g r a p h i cs t o r a g ew e r ep r o p o s e d T h ep h a s eg r a t i n ga m p l i t u d e ，t h ed i f f r a c t i o ne f f i c i e n c y , t h ed y n a m i cr a n ga n dt h es t o r a g ec a p a b i l i t yo fh o l o g r a p h i cs t o r a g ed e p e n d e n c eo ne x t e r n a lf i e l dw a s摘篮i n v e s t i g a t e dt h e o r e t i c a l l y ，r e s p e c t i v e l y , T h es i n g l eh o l o g r a mr e c o r d e di ns t r o n t i u mb a r i u mn i o b a t e ( S B N ) w a sf i x e de x p e r i m e n t a l l y T h em e c h a n i s mo fe l e c t r i c a lf i x i n gh o l o g r a mi np h o t o r e f r a c t i v ec r y s t a lw a se x p l a i n e dq u a l i t a t i v e l y T h ee x p o s u r et m i f o r m i t yi nm u l t i p l eh o l o g r a p h i cs t o r a g ew a ss t u d i e d T h ee f f e c to fs c a t t e r i n go nt h er e c o r d i n gt i m ec o n s t a n ta n dt h ec o u p l eo fl i g h t sO nt h ep h a s ea m p l i t u d ew e r ea n a l y z e d ，r e s p e c t