进展篇-光信息存储及光折变材料 光信息存储技术电子教案.pptVIP

进展篇光信息存储及光折变材料 光信息技术中的光折变材料 光折变材料是新兴的非线件光学材料，日前己受到广泛的关注。其主要原因有： 一般非线性介质中，三阶非线性系数都非常小，要引起显著的非线性效应必须有足够高的输入光功率，而光光折变晶体材料中，只要很小的输入光功率就足以引起相当显著的效应； 由于光波在通过光折变晶体时与晶体相互作用形成—系列复杂的、特殊的效应，例如自泵浦相位共轭等，成为实时光学信息处理的重要方法，广泛应用于光信息存储、图像相加、相减、边缘增强、相关识别、光互连以及光计算中。 光折变材料应用领域 在倍频器调制器、Q开关、参量振荡器、全息数据存储，全息关联存储，相位共轭，光放大，相关识别，光计算等领域应用十分广泛。光折变存储材料在并行计算、光通讯、目标快速识别、星载信息存储等方面的研究正方兴未艾。 光折变材料 二十世纪六十年代的LiNbO3和LiTaO3晶体具有光折变效应的发现至今，光折变无机晶体材料取得了长足的进步，用于光学体全息存储的新型无机晶体材料随着信息产业的发展也取得了一些成果。近几年来，出现了一些用于光学体全息存储的新型光折变晶体：铌酸钾锂（KLN）晶体，具有响应时间快的特点，其响应时间可达几十毫秒；铌酸铅钡（BPN）晶体，在未掺杂情况下其指数增益系数达到10cm-1；钛酸钙钡（BCT）晶体，电光系数较大。这些晶体在某方面都有优于LiNbO3晶体的性能，但因为这些晶体生长不容易，所以目前仍处于研究阶段。 光折变材料中的光折变效应 光折变效应是发生在电光材料内部的一种复杂的光电过程。在光辐照下，在具有一定杂质或缺陷的电光晶体内部形成与辐照光强空间分布对应的空间电荷分布，并且由此产生相应的空间电荷场，由于线性电光效应，最终在晶体内形成折射率的空间调制，即在晶体内写入折射率调制的相位光栅。 光折变材料-铌酸锂 目前最适合于制作成大容量的三维体全息存储器的光折变材料是铌酸锂（LiNbO3）晶体和掺杂LiNbO3晶体。铌酸锂晶体是一种很早就被人工合成成功的晶体材料，虽然它存在着响应时间长（分的量级）、增益系数小和抗光致散射能力低等缺点，但它具有一些其他光折变材料不具备的优点，使它成为光折变三维存储器的首选材料。 光折变材料-铌酸锂的优点 铌酸锂晶体的光折变敏感波段在可见波段，利于仪器设备的调节。虽然半导体材料的响应速度很快，可达微秒以下，但它们的响应波段落在红外波段，设备不易调节； 铌酸锂晶体的造价低廉，它不需要苛刻的生长和处理条件，与BaTiO3、KNbO3、KTN等晶体相比，LiNbO3易于生长出大块优质的晶体，近年有报道LiNbO3的晶体尺寸可达直径?42mm，长320mm。晶体的成品率高，易于加工； (4) 铌酸锂晶体适用温度范围广，LiNbO3的居里温度TC=1210?C，从室温到此温度范围内无相变，晶体在使用过程中不会出现退极化问题，可反复使用多次。不存在BaTiO3晶体那样的低温（~15℃左右）相变的问题； 光折变材料-铌酸锂的优点 LiNbO3是一维型铁电体，人工单畴化方便； (5) 铌酸锂晶体不易退极化。很多光折变晶体的退极化时间很短，只有几天到几个月。晶体退极化后，其内存储的信息自然就会丢失。铌酸锂晶体在极化处理后，很难观察到它的退极化现象； (6) 铌酸锂晶体的衍射效率较高，可达80%以上，衍射效率在不同的耦合角度下比较均匀，几乎不变。这就为角度编码提供了有利条件； 光折变材料-铌酸锂的优点 铌酸锂晶体全息图固定技术比较成熟。将晶体加热到100~180°C，晶体中被热激发的离子将中和电子栅。将晶体冷却至室温后用均匀光辐照样品，电子栅被擦除；由于离子栅对光不敏感，只对热敏感，光辐照后离子栅仍存在。这样，电子栅转化为离子栅，全息记录得以固定。 LiNbO3除具有电光和光折变效应之外，还同时具有优良的压电和声学特性，又是一种应用较多的倍频晶体材料。这些特性意味着LiNbO3可以在单一介质中提供高效率的光、电、声能之间的相互作用，在器件的设计方面前景广阔。 光存储原理、分类、特点 1、原理 只要材料的某种性质对光敏感，在被信息调制过的光束照射下，能产生理化性质的改变，并且这种改变能在随后的读出过程中使读出光的性质发生变化，都可以作为光学存储的介质。 2、分类 按介质的厚度：面存储、体存储； 按数据存取：逐位存储、页面并行式存储； 按鉴别存储数据：位置选择存储、 频率选择存储等。 光存储原理、分类、特点 3、光学信息存储的一般特点 存储密度高 并行程度高 抗电磁干扰 存储寿命长 非接触式读／写信息 信息价格位低 体全息存储意义及应用领域 社会意义：社会对大容量信息存储器的要求越来越高，现有的存储量和传输速率远远不能达到发