使用飞秒激光在玻璃中实现光信息存储

摘要

飞秒激光脉冲提供了一种极强极高的电场，能够超过价带电子的束缚能力，因而可以使分子或原子的电子体系发生巨大变化。在光与物质相互作用过程中，飞秒激光脉冲显示出与皮秒、纳秒脉冲不同的性质，如热影响区域小、作用效果能够突破光学衍射极限以及良好的空间选择性等等。这些特性在许多领域有着重要的应用价值。如超精细加工、微光子器件制作、医学精密手术、高密度三维光存储等。
　　飞秒激光脉冲紧聚焦到透明介质体内，将导致多光子吸收过程，促使材料体内形成一个微米尺度的结构改变。介质内结构的改变随入射激光脉冲能量的增加而不同，从色心的形成带来的折射率改变到形成微爆而导致一个微孔结构。通过这种微孔结构型位点在介质体内的空间排列，可以实现高密度光存储。
　　光学全息图是直接用光学干涉法在记录介质上记录物光波和参考光波叠加后形成的干涉图样。一个物体也可以通过取样，利用计算机对其进行傅里叶变换，然后对其复振幅分布编码得到计算全息图。本文将计算全息图通过紧聚焦飞秒激光脉冲诱导的微爆机制直接记录在玻璃内部，从而得到永久性的计算全息图。因为它对玻璃没有造成表面损伤且写入在玻璃内部，不需要退火处理。多个微孔排列组成计算全息图的单元，携带了物光波的振幅和位相信息。利用校准的He-Ne激光束直接照射就能够实现数据图像的再现，实现了光信息存储。通过调整再现光和计算全息图的角度，可以同时观察到透射像和反射像，相当于在一次计算全息过程中实现了透射和反射型全息的制作。

目录

使用飞秒激光在玻璃中实现光信息存储

OPTICAL INFORMATION STORAGE INGLASS BY USING FEMTOSECONDLASER

摘 要

Abstract

目 录

第1章 绪论

1.1 课题背景

1.2 飞秒激光的发展与应用

1.2.1 飞秒激光的发展

1.2.2 飞秒激光的主要应用

1.3 光存储技术的研究综述

1.3.1 光存储技术现状

1.3.2 光存储技术的发展趋势

1.3.3 飞秒激光与光存储

1.4 本文的主要内容

第2章 飞秒激光与透明介质的相互作用

2.1 引言

2.2 光在介质中的传输

2.3 强激光导致介质的非线性电离

2.3.1 非线性光电离

2.3.2 雪崩电离

2.3.3 等离子体自由载流子吸收

2.4 激光对透明介质的损伤

2.5 飞秒激光导致透明介质的结构改变

2.6 本章小结

第3章 计算全息原理

3.1 引言

3.2 计算全息的理论基础

3.2.1 概述

3.2.2 抽样定理

3.2.3 抽样与信息容量及信号的调制与解调

3.3 计算全息的编码

3.3.1 编码方法

3.3.2 迂回相位编码方法

3.3.3 讨论

3.4 本章小结

第4章 飞秒激光在玻璃中写入计算全息图的光存储研究

4.1 引言

4.2 实验思想

4.3 计算全息图的制作

4.4 计算全息图的再现

4.5 衍射效率分析

4.6 讨论

4.7 本章小结

结 论

参考文献

攻读学位期间发表的学术论文

哈尔滨工业大学硕士学位论文原创性声明

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哈尔滨工业大学硕士学位涉密论文管理

致 谢