基于消除光栅衰减的高性能光致聚合全息存储材料研究

Photopolymer is an excellent storage medium for high density volume holographic storage technique. Reports suggest that attenuation of grating in photopolymer reduces the effective optical thickness of material, and limits the whole performance of the holographic storage system. Our recent research results show that a technique of multilayer is useful, by designing concentrations of dye along the depth of photopolymer to compensate the attenuation of recording light due to absorption. The attenuation of gratings is suppressed, and the effective optical thickness is enhanced, leading towards better holographic performance. In this research, the preparation techniques of multi-layer and non-substrate will be used for exploiting a novel multi-layer non-substrate photopolymer. With the combination multiplexing of peristrophic and angle，its holographic performance will be well studied. In this photopolymer, the concentrations of dye along the depth of photopolymer are adjusted to compensate the attenuation of recording light due to absorption, thus the attenuation of gratings is suppressed and holographic performance is improved. And the impact of environment such as temperature and humidity on the material will also be studied here. Moreover, the dynamics processes in the grating formation will be analyzed, the distributions of the refractive index gratings inside the material will be described, and the influence of photopolymer chain length on holographic performance will be investigated. These researches will be interesting and full of promise. We believe that it will provide a new idea for solving the problem of grating attenuation to achieve competitive holographic memories using photopolymers as holographic recording materials. And the results will provide experimental foundation and theoretical basis for the practicability of photopolymer materials.

光致聚合物材料是一种适合于高密度体全息存储的优秀存储介质。报道表明，光致聚合物材料中的光栅衰减现象降低了材料的有效光学厚度，严重制约了全息存储系统的整体性能。我们的前期研究发现，通过设计材料中光敏剂浓度分布可以有效抑制这种沿材料厚度方向的光栅衰减，从而提高其全息存储性能。本项目采用多层涂膜方法和无基底材料制备技术，研制新型多层无基底光致聚合物材料，采用角度-旋转复用方式深入研究其全息存储性能。在这种新型材料中，光敏剂浓度的递增分布补偿了记录光光强的衰减，有效抑制了光栅衰减，从而提高了全息存储性能。并调查温度、湿度等环境因素对该材料性能的影响。分析光栅形成动力学过程，描述材料内部光栅分布情况，明确聚合物链长对材料全息性能的影响。本项目研究将为解决光致聚合物材料中光栅衰减问题提供一种新思路，为全息存储系统提供一种新型高性能存储介质，并为光致聚合全息存储材料的实用化提供实验基础和理论依据。

光致聚合物材料是一种适合于高密度体全息存储的优秀存储介质。光致聚合物材料中的光栅衰减现象降低了材料的有效光学厚度，严重制约了全息存储系统的整体性能。我们的前期研究发现，通过设计材料中光敏剂浓度分布可以有效抑制这种沿材料厚度方向的光栅衰减，从而提高其全息存储性能。本项目采用多层涂膜方法和无基底材料制备技术，研制新型多层无基底光致聚合物材料，在这种新型材料中，光敏剂浓度的递增分布补偿了记录光光强的衰减，有效抑制了光栅衰减，从而提高了全息存储性能。采用角度复用和旋转复用联合的复用方式，在新型多层无基底材料中实现单点多幅全息图的记录与读出，计算出材料的动态范围和存储容量等性能。展示了三层材料的动态范围和存储容量要明显高于普通材料，优化了存储方式，实现新型多层材料中单点更多幅全息图的记录与读出，实现了更大容量的全息存储。测试了这种新型多层无基底材料在不同温度、不同湿度等外界环境中的全息存储性能，如衍射效率，灵敏度，响应时间和动态范围等。全方位、多角度的调查材料在不同环境中的全息行为，全面系统的评价材料性能。考虑记录光光强沿厚度方向的衰减，并结合材料光化学反应过程，采用光致聚合物材料聚合-扩散模型，分析材料内部光栅形成动力学过程，描述材料内部折射率光栅的分布情况，包括普通材料中的光栅衰减现象以及新型多层材料中光栅衰减得到抑制的情况，理论上进一步证实这种多层结构材料能够有效抑制和消除光栅衰减。并通过对材料全息性能的测试拟合出相关参数，给出单体光致聚合形成的聚合物链链长的分布，从而探讨聚合物链长对材料全息性能的影响。本项目研究为解决光致聚合物材料中光栅衰减问题提供了一种新思路，为全息存储系统提供了一种新型高性能存储介质，并为光致聚合全息存储材料的实用化提供了实验基础和理论依据。