專利名稱：光折變晶體多重全息存儲(chǔ)器的熱固定方法和系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
光折變晶體多重全息存儲(chǔ)器的熱固定方法和系統(tǒng)屬于光存儲(chǔ)技術(shù)領(lǐng)域。
2.顯影過(guò)程顯影是待晶體冷卻到室溫后，用較強(qiáng)的非相干光照射晶體，擦除電子光柵使離子光柵完全顯現(xiàn)出來(lái)，得到能夠較長(zhǎng)時(shí)間保存的離子光柵，也就是最初記錄在晶體中的信息。
在多重體全息存儲(chǔ)過(guò)程中，如果對(duì)大量的全息圖中每個(gè)全息圖單獨(dú)進(jìn)行熱固定勢(shì)必大大地延長(zhǎng)存儲(chǔ)時(shí)間，嚴(yán)重地阻礙體全息存儲(chǔ)的實(shí)用化進(jìn)程；另一方面，如果對(duì)大量的全息圖僅作一次熱固定，又會(huì)在記錄過(guò)程中引入由于物光持續(xù)作用帶來(lái)的噪聲，嚴(yán)重影響全息光柵的存儲(chǔ)質(zhì)量。
本發(fā)明的一種光折變晶體多重全息存儲(chǔ)器的熱固定方法，其特征在于，它包括以下步驟(1)分批及計(jì)算批次數(shù)根據(jù)晶體的性能參數(shù)中的動(dòng)態(tài)范圍和晶體的寫入時(shí)間常數(shù)，在符合實(shí)際存儲(chǔ)時(shí)間小于晶體動(dòng)態(tài)范圍要求的寫入時(shí)間的條件下，得到單批次內(nèi)記錄的總時(shí)間，用這一時(shí)間除以單個(gè)全息光柵的寫入時(shí)間，得到單批次存儲(chǔ)的光柵數(shù)目，用需要存儲(chǔ)的全息光柵的總目標(biāo)數(shù)目除以單批次存儲(chǔ)的光柵數(shù)目，得到整個(gè)存儲(chǔ)過(guò)程批次數(shù)；(2)按常規(guī)方法計(jì)算各個(gè)批次中每個(gè)全息圖的曝光時(shí)間；(3)記錄將晶體放置在光學(xué)系統(tǒng)中記錄同一批全息光柵；(4)定影將記錄了同一批全息光柵后的晶體放入由溫控器控制的加熱器中，加熱到100℃-150℃，持溫10-30分鐘后，冷卻到室溫；(5)重復(fù)步驟(3)、(4)的內(nèi)容，完成各批全息光柵的記錄及定影；(6)顯影用均勻的非相干光一次性照射已完成各個(gè)分批記錄及定影的晶體，5-30分鐘。
本發(fā)明的曝光時(shí)間的計(jì)算方法如下(1)通過(guò)實(shí)驗(yàn)測(cè)出衍射效率η，由衍射效率η和存儲(chǔ)過(guò)程晶體的折射率調(diào)制度Δn之間的關(guān)系表達(dá)式η＝sin2[π*Δn*d/λ/(cosαr*cosαs)0.5]計(jì)算出折射率調(diào)制度Δn，式中，αr和αs為參考光和物光入射晶體時(shí)的入射角(在晶體內(nèi)部)，d為晶體厚度，λ為記錄光波的波長(zhǎng)。
(2)根據(jù)光折變晶體的寫入和擦除過(guò)程中折射率調(diào)制度隨時(shí)間變化的指數(shù)特性寫入過(guò)程Δn(tw)＝Δnsat(1-exp(-tw/τw))擦除過(guò)程Δn(te)＝Δn0exp(-te/τe)計(jì)算出寫入過(guò)程的曝光時(shí)間tw和擦除過(guò)程的曝光時(shí)間te，式中，τw和τe為寫入和擦除時(shí)間常數(shù)，Δnsat是飽和折射率調(diào)制度，Δn0是擦除過(guò)程的折射率調(diào)制度的初始值。
(3)由于后續(xù)全息圖記錄對(duì)已經(jīng)寫入的全息圖存在光擦除，即同一批內(nèi)的后續(xù)全息圖記錄對(duì)已寫入全息圖的光擦除，稱為批內(nèi)光擦除并由批內(nèi)光擦除時(shí)間常數(shù)τE表示；以及后續(xù)不同批次的全息圖記錄對(duì)已寫入全息圖的光擦除，稱為批間光擦除并由批間光擦除時(shí)間常數(shù)τF表示。為了達(dá)到均勻衍射效率，記錄的折射率調(diào)制度為Δnnm=Δnsat(1-exp(-tnmτw))exp(-Σi=n+1NtimτE-Σk=m+1M/NΣi=1NtikτF)]]>式中，tnm為第m批的第n個(gè)全息圖的曝光時(shí)間，tim為第m批的第i(i＝1，2，…N)個(gè)全息圖的曝光時(shí)間，tik為第k批的第i個(gè)全息圖(k＝1，2，…(M/N))，i＝1，2，…N)的曝光時(shí)間，N為每一批全息圖的復(fù)用數(shù)，M是所有全息圖的總復(fù)用數(shù)。
(4)同批全息圖記錄過(guò)程中，要求批內(nèi)各全息圖始終保持等衍射效率。由第m批的第n個(gè)全息圖與第n+1個(gè)全息圖等衍射效率得到遞推關(guān)系式(1-exp(-tnmτw))exp(-tn+1mτE)=1-exp(-tn+1mτw)]]>在完成每一批所有全息圖記錄時(shí)，要求所有批次全息圖達(dá)到等衍射效率。由第m批的第N個(gè)全息圖與第m+1批的第N個(gè)全息圖等衍射效率得到遞推關(guān)系式(1-exp(-tNmτw))exp(-Σi=1Ntim+1τF)=1-exp(-tNm+1τw)]]>由上述兩個(gè)遞推公式計(jì)算出每個(gè)批次每個(gè)全息圖的曝光時(shí)間。
本發(fā)明的一種光折變晶體多重全息存儲(chǔ)器的熱固定系統(tǒng)，包括同一主光路上的激光器1，偏振分束棱鏡2，由電子快門3、針孔濾波擴(kuò)束準(zhǔn)直系統(tǒng)5及復(fù)用讀寫系統(tǒng)組成的參考光路，由電子快門3、針孔濾波擴(kuò)束準(zhǔn)直系統(tǒng)5、組頁(yè)器6、透鏡7和探測(cè)器10組成的物光光路，其特征在于還包括在參考光和物光干涉處放置支持晶體的復(fù)位裝置9，采用了將通光光闌15、透鏡7、反射鏡4順序裝配到由支架13連接兩個(gè)可分別水平、垂直運(yùn)動(dòng)的線性平動(dòng)臺(tái)12支撐的底座14上形成的調(diào)整部分及固定的透鏡7組成的復(fù)用讀寫系統(tǒng)8。
本發(fā)明采用了用固定螺釘18將放置晶體11的復(fù)位平臺(tái)17緊固在框架16內(nèi)的復(fù)位裝置9。
本發(fā)明的定影、顯影過(guò)程可以是在線進(jìn)行，或者是采用復(fù)位裝置9離線完成。
本發(fā)明的一種光折變晶體多重全息存儲(chǔ)器的熱固定方法，即在分析光折變晶體存儲(chǔ)機(jī)理的基礎(chǔ)上，將需要存儲(chǔ)的信息分批存儲(chǔ)，首先依據(jù)存儲(chǔ)的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)和晶體的存儲(chǔ)特性確定每一批次能夠存儲(chǔ)多少幅全息光柵，在完成該批次的全息記錄以后，對(duì)該批次的全息光柵進(jìn)行熱固定過(guò)程中的定影處理，形成跟記錄的電子光柵互補(bǔ)的離子光柵。再進(jìn)行下一批次全息光柵的記錄和定影，直至所有的記錄和定影結(jié)束。最后進(jìn)行一次性顯影，即利用非相干光照射晶體，擦除掉電子光柵，顯影出所有的與電子光柵互補(bǔ)的離子光柵。離子光柵能夠較長(zhǎng)久的保存在晶體中。同時(shí)，由于運(yùn)用了分批定影的方法，離子光柵屏蔽了電子光柵，從而減少了物光噪聲。因此，光折變晶體多重全息存儲(chǔ)器的熱固定方法和系統(tǒng)最終能實(shí)現(xiàn)提高體全息存儲(chǔ)質(zhì)量和全息光柵在晶體中長(zhǎng)久保存的目的。
圖3復(fù)位裝置原理圖；圖中1激光器，2偏振分束鏡，3電子快門，4反射鏡，5針孔濾波擴(kuò)束準(zhǔn)直系統(tǒng)，6組頁(yè)器，7成像透鏡，8復(fù)用讀寫系統(tǒng)，9復(fù)位裝置，10探測(cè)器，11晶體，12線性平動(dòng)臺(tái)，13支架，14底座，15通光光闌，16框架，17復(fù)位平臺(tái)，18固定螺釘。
比較單批次記錄的1000幅光柵和五批次記錄分批定影方法記錄的1000幅光柵，后者的圖像質(zhì)量有了明顯的提高；進(jìn)一步比較單批次記錄過(guò)程曝光1692秒時(shí)的某個(gè)全息光柵和分批定影過(guò)程中某一批次也同樣曝光1692秒的某一個(gè)全息光柵，分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)得到后者的光柵讀出時(shí)圖像的信噪比有了極大的提高。
總之，由于分批定影熱固定過(guò)程離子光柵對(duì)電子光柵的屏蔽作用，擦除時(shí)間τE大大增加，后續(xù)存儲(chǔ)過(guò)程的擦除效果減弱。實(shí)驗(yàn)證明，分批定影熱固定方法既提高了讀出的衍射效率，又有效地改善圖像的質(zhì)量。
權(quán)利要求
1.一種光折變晶體多重全息存儲(chǔ)器的熱固定方法，其特征在于，它包括以下步驟(1)分批及計(jì)算批次數(shù)根據(jù)晶體的性能參數(shù)中的動(dòng)態(tài)范圍和晶體的寫入時(shí)間常數(shù)，在符合實(shí)際存儲(chǔ)時(shí)間小于晶體動(dòng)態(tài)范圍要求的寫入時(shí)間的條件下，得到單批次內(nèi)記錄的總時(shí)間，用這一時(shí)間除以單個(gè)全息光柵的寫入時(shí)間，得到單批次存儲(chǔ)的光柵數(shù)目，用需要存儲(chǔ)的全息光柵的總目標(biāo)數(shù)目除以單批次存儲(chǔ)的光柵數(shù)目，得到整個(gè)存儲(chǔ)過(guò)程批次數(shù)；(2)按常規(guī)方法計(jì)算各個(gè)批次中每個(gè)全息圖的曝光時(shí)間；(3)記錄將晶體放置在光學(xué)系統(tǒng)中記錄同一批全息光柵；(4)定影將記錄了同一批全息光柵后的晶體放入由溫控器控制的加熱器中，加熱到100℃-150℃，持溫15-30分鐘后，冷卻到室溫；(5)重復(fù)步驟(3)、(4)的內(nèi)容，完成各批全息光柵的記錄及定影；(6)顯影用均勻的非相干光一次性照射完成各個(gè)分批記錄及定影的晶體，5-30分鐘。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種光折變晶體多重全息存儲(chǔ)器的熱固定方法，其特征在于，步驟(2)中所述的曝光時(shí)間的計(jì)算方法如下(1)通過(guò)實(shí)驗(yàn)測(cè)出衍射效率η，由衍射效率η和存儲(chǔ)過(guò)程晶體的折射率調(diào)制度Δn之間的關(guān)系表達(dá)式η＝sin2[π*Δn*d/λ/(cosαr*cosαs)0.5]計(jì)算出折射率調(diào)制度Δn，式中，αr和αs為參考光和物光入射晶體時(shí)的入射角(在晶體內(nèi)部)，d為晶體厚度，λ為記錄光波的波長(zhǎng)。(2)根據(jù)光折變晶體的寫入和擦除過(guò)程中折射率調(diào)制度隨時(shí)間變化的指數(shù)特性寫入過(guò)程Δn(tw)＝Δnsat(1-exp(-tw/τw))擦除過(guò)程Δn(te)＝Δn0exp(-te/τe)計(jì)算出寫入過(guò)程的曝光時(shí)間tw和擦除過(guò)程的曝光時(shí)間te，式中，τw和τe為寫入和擦除時(shí)間常數(shù)，Δnsat是飽和折射率調(diào)制度，Δn0是擦除過(guò)程的折射率調(diào)制度的初始值。(3)由于后續(xù)全息圖記錄對(duì)已經(jīng)寫入的全息圖存在光擦除，即同一批內(nèi)的后續(xù)全息圖記錄對(duì)已寫入全息圖的光擦除，稱為批內(nèi)光擦除并由批內(nèi)光擦除時(shí)間常數(shù)τE表示；以及后續(xù)不同批次的全息圖記錄對(duì)已寫入全息圖的光擦除，稱為批間光擦除并由批間光擦除時(shí)間常數(shù)τF表示。為了達(dá)到均勻衍射效率，記錄的折射率調(diào)制度為Δnnm=Δnsat(1-exp(-tnmτw))exp(-Σi=n+1NtimτE-Σk=m+1M/NΣi=1NtikτF)]]>式中，tnm為第m批的第n個(gè)全息圖的曝光時(shí)間，tim為第m批的第i(i＝1，2，…N)個(gè)全息圖的曝光時(shí)間，tik為第k批的第i個(gè)全息圖(k＝1，2，…(M/N))，i＝1，2，…N)的曝光時(shí)間，N為每一批全息圖的復(fù)用數(shù)，M是所有全息圖的總復(fù)用數(shù)。(4)同批全息圖記錄過(guò)程中，要求批內(nèi)各全息圖始終保持等衍射效率。由第m批的第n個(gè)全息圖與第n+1個(gè)全息圖等衍射效率得到遞推關(guān)系式(1-exp(-tnmτw))exp(-tn+1mτE)=1-exp(-tn+1mτw)]]>在完成每一批所有全息圖記錄時(shí)，要求所有批次全息圖達(dá)到等衍射效率。由第m批的第N個(gè)全息圖與第m+1批的第N個(gè)全息圖等衍射效率得到遞推關(guān)系式(1-exp(-tNmτw))exp(-Σi=1Ntim+1τF)=1-exp(-tNm+1τw)]]>由上述兩個(gè)遞推公式計(jì)算出每個(gè)批次每個(gè)全息圖的曝光時(shí)間。
3.一種光折變晶體多重全息存儲(chǔ)器的熱固定系統(tǒng)，包括同一主光路上的激光器(1)，偏振分束棱鏡(2)，由電子快門(3)、針孔濾波擴(kuò)束準(zhǔn)直系統(tǒng)(5)及復(fù)用讀寫系統(tǒng)組成的參考光路，由電子快門(3)、針孔濾波擴(kuò)束準(zhǔn)直系統(tǒng)(5)、組頁(yè)器(6)、透鏡(7)和探測(cè)器(10)組成的物光光路，其特征在于還包括在參考光和物光干涉處放置支持晶體的復(fù)位裝置(9)，采用了將通光光闌(15)、透鏡(7)、反射鏡(4)順序裝配到由支架(13)連接兩個(gè)可分別水平、垂直運(yùn)動(dòng)的線性平動(dòng)臺(tái)(12)支撐的底座(14)上形成的調(diào)整部分及固定的透鏡(7)組成的復(fù)用讀寫系統(tǒng)(8)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種光折變晶體多重全息存儲(chǔ)器的熱固定系統(tǒng)，器特征在于采用了用固定螺釘(18)將放置晶體(11)的復(fù)位平臺(tái)(17)緊固在框架(16)內(nèi)的復(fù)位裝置(9)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種光折變晶體多重全息存儲(chǔ)器的熱固定方法，其特征在于，步驟(4)中所述的定影過(guò)程是在線進(jìn)行，或者是采用復(fù)位裝置(9)離線完成。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種光折變晶體多重全息存儲(chǔ)器的熱固定方法，其特征在于，步驟(6)中所述的顯影過(guò)程是在線進(jìn)行，或者是采用復(fù)位裝置(9)離線完成。
全文摘要
一種光折變晶體多重全息存儲(chǔ)器的熱固定方法和系統(tǒng)，屬于光存儲(chǔ)技術(shù)領(lǐng)域，本發(fā)明的方法包括以下步驟(1)分批及計(jì)算批次數(shù)，(2)計(jì)算各個(gè)批次中每個(gè)全息圖的曝光時(shí)間，(3)記錄同一批全息光柵，(4)將記錄了同一批全息光柵后的晶體定影，(5)一次性顯影出各個(gè)分批記錄及定影的晶體；本發(fā)明的系統(tǒng)包括激光器(1)，偏振分束棱鏡(2)，由電子快門(3)、針孔濾波擴(kuò)束準(zhǔn)直系統(tǒng)(5)及復(fù)用讀寫系統(tǒng)(8)組成的參考光路，由電子快門(3)、針孔濾波擴(kuò)束準(zhǔn)直系統(tǒng)(5)、組頁(yè)器(6)、透鏡(7)和探測(cè)器(10)組成的物光光路，復(fù)位裝置(9)，分批定影熱固定方法既提高了讀出的衍射效率，又有效地改善圖象的質(zhì)量。
文檔編號(hào)G02F1/00GK1410851SQ0215347
公開日2003年4月16日 申請(qǐng)日期2002年11月29日 優(yōu)先權(quán)日2002年11月29日
發(fā)明者江竹青, 陶世荃, 袁韡, 丁曉紅, 王大勇, 劉國(guó)慶 申請(qǐng)人:北京工業(yè)大學(xué)