Fe∶LiNbO3晶體角度復用全息實驗研究

湯鳴 俞嘉文 陸晨旭 胡志娟 閆愛民

摘 要： 研究了以摻鐵鈮酸鋰（Fe? ∶ LiNbO3）晶體為記錄介質的光折變體的全息記錄和讀出特性.搭建了角度復用光折變體全息記錄的實驗光路，記錄了光折變全息圖.實驗研究了Fe? ∶ LiNbO3晶體的響應靈敏度，測量了光折變體全息記錄和讀出的衍射效率，測量了最小角度復用間隔，實驗結果有助于評估和優化角度復用全息圖的容量.

關鍵詞： 角度復用; 摻鐵鈮酸鋰（Fe? ∶ LiNbO3）晶體; 體全息存儲

中圖分類號： O 438.1? 文獻標志碼： A? 文章編號： 10005137（2019）04040006

Abstract： In this paper，the recording and readout characteristics of photorefractive volume hologram were studied by using Fe? ∶ LiNbO3 crystal as the recording medium.The optical experimental setup for angular multiplexing photorefractive volume holographic was constructed in which several photorefractive holograms were recorded.The response sensitivity of Fe? ∶ LiNbO3 crystal was studied by experiment.The diffraction efficiencies of photorefractive volume hologram in holographic recording and readout stage were measured.Besides，the minimum interval in angle multiplexing hologram was measured.The results of those measurements would contribute to evaluate and optimize the capacity of angle multiplexing hologram.

Key words： angular multiplexing hologram; Fe? ∶ LiNbO3 crystal; volume holographic recording

0 引 言

光折變晶體因為在許多領域，如濾波器、脈沖整形、全息資料存儲和加密等領域中有重要的應用而引起人們廣泛的興趣[1-4].鈮酸鋰（LiNbO3）晶體由于具有穩定性高、光學質量好和光折變性能顯著等特點，而有著非常廣泛的實際應用.在LiNbO3晶體中摻鐵雜質可以用來提高信息存儲的靈敏度，所記錄的全息圖對光學擦除不敏感，有利于復用體全息的存儲[5].在摻鐵鈮酸鋰（Fe? ∶ LiNbO3）晶體中記錄體全息圖是通過電場誘導空間電荷場導致的折射率調制產生的，其理論模型和無摻雜的LiNbO3晶體類似.在記錄全息圖時，由兩束交叉相干光照射到晶體上形成干涉條紋.激光激發陷阱內的電子產生自由電子，這些電子因為電場內漂移或者自由電荷濃度的梯度產生擴散，再經過激發、遷移和重新捕獲的過程，產生空間電荷場.調制的空間電荷場又通過電光效應引起折射率的調制變化，形成折射率位相光柵[6-7].光折變全息記錄是一個光場調制記錄介質以及介質又反作用于光場的動態過程，其動力學過程對于體全息的形成是十分關鍵的.另一方面，隨著現代社會信息領域的快速發展，人們需要傳遞或存儲的信息量越來越大，信息的高密度存儲和快速提取是實際應用需要解決的問題之一.多重全息記錄是實現信息高密度存儲的重要技術手段，而存儲的容量與存儲晶體的動態記錄范圍、復用記錄的方式、同一位置存儲全息圖的最大數目和每一頁數據包含的比特數等多種因素有關.在實際的全息數據的高密度存儲應用中，角度復用是一種非常有效的全息儲存方式[8-13].而且對于角度復用的光折變體全息存儲系統，衍射效率和角度選擇性是人們在進行器件設計時首要考慮的關鍵問題.

本文作者通過實驗深入研究了弱氧化條件下，摻雜濃度（質量分數）為0.15%的Fe? ∶ LiNbO3晶體的光折變體全息動態過程，用532.0 nm和632.8 nm兩種激光波長記錄了光折變體全息圖，實驗結果表明：Fe? ∶ LiNbO3中記錄的體全息光柵有較高的衍射效率和很好的角度選擇性.

3 結 論

基于光折變體全息記錄的原理，設計并搭建了角度復用全息記錄光路.實驗研究了波長分別為532.0 nm和632.8 nm的激光在Fe? ∶ LiNbO3晶體中的光折變體全息動態記錄過程，測量了全息記錄和讀出過程的衍射效率.2種波長的激光所形成的光折變體全息光柵都有很好的角度選擇性，測量了體全息圖的最小復用角度間隔，使得在全息記錄時能最大限度地提高信息記錄密度，同時避免通道間的串擾噪聲.這些研究有助于在實際應用中針對不同的波長選擇合適的最小復用角度間隔，進行多重角度復用全息存儲，提高信息存儲密度，能對角度復用全息存儲器的優化設計有所幫助.

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（責任編輯：顧浩然）