（精选）傅里叶光学chap4-3-2记录介质.ppt

1 HolographicRecordingMaterials 性能要求 较高的分辨率 较强的衍射效率 较大的动态范围 较高的感光灵敏度 第五章第7节全息记录介质 2 全息记录材料的种类卤化银乳胶重铬酸明胶光致抗蚀剂光导热塑光致变色材料液晶光致聚合物光折变晶体生物型实时记录材料 活体小杆细菌制成的称为 小杆细菌视紫红质BR 全息记录材料的分类 振幅型 位相型 混合型 第五章第7节全息记录介质 3 第五章第7节全息记录介质 全息记录介质特性简介 七个要点 4 第五章第7节全息记录介质 明胶 片基 卤化银晶粒 1 卤化银乳胶silverhalideemulsion 广泛用于拍摄照片 超细微粒卤化银 用于全息记录最早 应用最广泛 通常用于记录振幅型全息图 漂白处理后 转变为位相型全息图 有时常显现出混合型特性 干板结构 5 七个要点 1 敏感波段2 曝光特性3 曝光机理4 处理方法5 分辨率6 衍射方式7 衍射效率 记录和处理的物理过程 曝光 卤化银盐在光的作用下分解为银离子Ag 和卤元素离子 银离子俘获电子 还原成单个金属银原子 形成潜像 银粒子的疏密取决于曝光量的大小 形成了 显影中心 红敏 蓝敏显影 显影中心的卤化银大量地被还原成金属银 没有显影中心的卤化银还原少得多 形成黑度不等的影象 显影液 D19定影 使未反应的卤化银晶粒溶于定影液中 保持已成型的影像的稳定性 定影液 F5漂白 利用漂白剂的氧化作用 使底板上黑色的金属银变成近乎透明的卤化银盐 使全息图由振幅型转化为位相型 多种漂白液 第五章第7节全息记录介质1 卤化银乳胶 6 七个要点 1 敏感波段2 曝光特性3 曝光机理4 处理方法5 分辨率6 衍射方式7 衍射效率 分辨率3000pl mm 衍射方式振幅型 衍射效率小于10 漂白后达40 特殊型号经特殊处理 可达50 以上 t 底片透过率E 曝光量D 黑度 乳胶的曝光特性 第五章第7节全息记录介质1 卤化银乳胶 end 7 3 光致抗蚀剂Photoresist 光刻胶光致抗蚀剂能形成浮雕型相位全息图 光刻胶分为正胶和负胶 紫光 紫外光d Ed为胶的厚度光刻胶在光子作用下发生光化学反应 曝光部分比未曝光部分溶解速率快200倍 置于稀碱溶液 NaON 中显影 曝光区溶解快 变薄 使光刻胶表面形成凹凸不平的浮雕状条纹 3000pl 5000pl mm位相型 浮雕型 大于50 七个要点 1 敏感波段2 曝光特性3 曝光机理4 处理方法5 分辨率6 衍射方式7 衍射效率 第五章第7节全息记录介质 8 5 光折变晶体PhotorefractiveCrystals在光辐射作用下通过光生载流子的空间分布使折射率发生变化是一种可重复使用的实时记录材料 用于光计算中作为空间光调制器 信息存储器或位相共轭器件 七个要点 1 敏感波段2 曝光特性3 曝光机理4 处理方法5 分辨率6 衍射方式7 衍射效率 举例说明 种类 铌酸锶钡SBN 铌酸锂LiNbO3 钛酸钡BTO 硅酸铋BSO 砷化镓GaAs 第五章第7节全息记录介质 9 七个要点 1 敏感波段2 曝光特性3 曝光机理4 处理方法5 分辨率6 衍射方式7 衍射效率 第五章第7节全息记录介质 a 光电离 b 扩散 c 复合 d 形成空间电荷并产生电场 Fe2 杂质中心作为施主 电离后变成Fe3 而Fe3 中心作为陷阱 复合后变成Fe2 铌酸锂晶体光折变过程的能级图 5 光折变晶体PhotorefractiveCrystals 10 七个要点 1 敏感波段2 曝光特性3 曝光机理4 处理方法5 分辨率6 衍射方式7 衍射效率 第五章第7节全息记录介质 5 光折变晶体PhotorefractiveCrystals 空间电荷场和折射率光栅形成的示意图 11 6 光致聚合物Photopolymer光致聚合物是一种感光性高分子材料 光聚合是用光化学方法产生自由基或离子引发单体发生聚合反应 工作机理 在曝光前 感光层中的单体和成膜树脂均匀分布 激光曝光使单体开始聚合 并迅速链增长 发生体积收缩 未曝光暗区的单体向曝光区扩散 从而使曝光区与未曝光区的单体密度形成梯度分布 即曝光区的单体浓度大 未曝光区的单体浓度低 形成折射率调制 产生全息图像 七个要点 1 敏感波段2 曝光特性3 曝光机理4 处理方法5 分辨率6 衍射方式7 衍射效率 第五章第7节全息记录介质 12 目前市场上光致聚合全息材料的产品还不多见 比较早的产品有美国杜邦 DuPout 公司生产的HRF系列和OmniDex系列光聚合全息记录材料及美国波拉 Polaroid 公司开发的DMP 128系列感光性高分子材料 国内外的研究者近年来也在不断研究和开发着新的产品 并正在取得进展 国内由首都师大研制的RSP 型光聚合全息记录材料已问世数年 其全息产品也已多次公开展示 现以RSP 型全息干板为例 说明此类光聚合记录材料特殊的处理过程 第五章第7节全息记录介质 13 可用于全息显示和全息光学元件的制作被认为是比较有前途的一种全息记录材料 RSP 型全息干板的处理过程 第五章第7节全息记录介质 由于RSP 型全息干板的透明度较好 因而适合于制作透射型全息图和白光反射型全息图 红敏板的曝光波长取633nm时 曝光量为1 5mJ cm2 环境的相对湿度要求达40 50 处理过程 水中浸泡30秒40 异丙醇溶液浸泡60秒60 60秒80 15秒100 适时图象出现 立即用热风吹干 全息图衍射效率 可达99 分辨率 超过5000线对 mm 14 第五章第7节全息记录介质 具体选用哪一种记录材料 根据应用目的而定 15 基本概念全息图 原始像 共轭像 菲涅耳全息图 傅里叶变换全息图 体积全息图 全息光栅 全息透镜 衍射效率综合能力 全息图的记录与再现记录 关键是正确写出物光O和参考光R的复振幅表达式 二者干涉后形成全息图的复振幅透过率正比于 O R O R 展开后有4项 我们关注的是其中的2项 R O和RO 再现涉及全息透镜的问题 设再现的照明光为垂直入射的平面波 直接考察R O和RO 如果涉及变波长使用的问题 即记录时的波数为k0 再现时的波数为k1 要将再现像的位相函数由exp jk0 的形式改写成exp jk1 的形式 本章要点 16 Thankyou 17 2 重铬酸盐明胶DCGDichromatedgelatin重铬酸盐明胶 很重要的全息记录材料 蓝敏488 0nm n En为折射率 E大n大胶体硬化 难溶于水I x y n x y 水洗脱水干燥 异丙醇 3000pl 5000pl mm 位相型 折射率型 90 100 DCG的缺点 灵敏度低 稳定度差 潮解 七个要点 1 敏感波段2 曝光特性3 曝光机理4 处理方法5 分辨率6 衍射方式7 衍射效率 第五章第7节全息记录介质 18 第五章第7节全息记录介质 4 光导热塑Photothermoplastic光导热塑属浮雕型位相记录介质 对可见光敏感 结构 七个要点 1 敏感波段2 曝光特性3 曝光机理4 处理方法5 分辨率6 衍射方式7 衍射效率 曝光机理 a 第一步 在暗室中敏化 高压电网充电 几千伏 b 第二步 曝光c 第三步 再充电d 第四步 显影 定影 形成浮雕型位相全息图 分辨率 较低 小于2000pl mm 衍射效率 高达90 以上优点 光导热塑可擦除后重复使用 热塑光电导体透明导体玻璃基片 19 第一步高压充电 第二步曝光 光导热塑曝光机理和处理方法 第五章第7节全息记录介质 20 第三步再充电 光导热塑曝光机理和处理方法 第五章第7节全息记录介质 21 第四步显影 定影 先加热 后冷却 光导热塑曝光机理和处理方法 第五章第7节全息记录介质 22 擦除方法 无外场时加热 软化平坦后冷却 光导热塑曝光机理和处理方法 第五章第7节全息记录介质 23 第五章第7节全息记录介质 BSO工作原理1 蓝 绿光曝光 晶体内部形成电荷潜像 晶体内部发生电荷迁移 迁移密度正比于曝光光