Исследование неоднородных брэгговских голографических решеток в фотополимерном материале

• Автор: Родионов, Михаил Юрьевич
• Шифр специальности: 01.04.05
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2007
• Место защиты: Новосибирск
• Количество страниц: 131 с. : ил.

1 Основы теории однородных объемных голограмм
1.1 Распределение светового поля в среде
1.2 Пропускающие голограммы
1.3 Отражательные голограммы
Выводы по главе
2 Селективные свойства неоднородных объемных голограмм. Обзор литературы
2.1 Виды неоднородностей
2.2 Модели и методы исследований
Выводы по главе
3 Фотополимерный материал (ФПМ), методы и устройства экспериментальных исследований
3.1 Фотополимерный материал
3.1.1 Состав и фотохимические реакции
3.1.2 Механизм голографической записи
3.1.3 Влияние поглощения света и усадки толщины
регистрирующего слоя на неоднородность объемных голограмм
3.2 Методы и устройства экспериментальных исследований
3.2.1 Исследования отражательных голограмм
3.2.2 Исследования пропускающих голограмм
3.2.3 Исследования записи наложенных голограмм тестовых изображений страниц данных объемной голографической памяти
Выводы по главе
4 Программное обеспечение моделирования неоднородных объемных голограмм
4.1 Постановка задачи
4.2 Реализация и структура программного обеспечения
Выводы по главе
5 Методы и результаты моделирования свойств неоднородных объемных голограмм
5.1 Моделирование неоднородных отражательных голограмм
5.1.1 Матричный метод и теория многослойных пленок, анализ
многоцветных голограмм, усадка голограммы
5.1.2 Результаты анализа экспериментальных данных
5.2 Моделирование неоднородных пропускающих голограмм
5.2.1 Влияние изменения среднего значения показателя
преломления материала на расстройку угла Брэгга
5.2.2 Модель неоднородных голограмм с учетом усадки
5.2.3 Результаты анализа экспериментальных данных
5.3 Моделирование искажений изображений страниц данных объемной
голографической памяти
5.3.1 Модель голограмм изображений страниц данных
5.3.2 Результаты анализа экспериментальных данных
Выводы по главе
Заключение
Литература
Приложение 1. Акты об использовании результатов
Приложение 2. Свидетельство об отраслевой регистрации разработки «Программа моделирования свойств объёмных голограмм в фотополимерных
материалах»
Рекламно-техническое описание программного обеспечения «Программа моделирования свойств объёмных голограмм в фотополимерных материалах»

В связи со стремительным развитием компьютерных технологий проблема разработки новых способов хранения больших объемов данных по-прежнему является актуальной. Не менее важными являются задачи создания новых волоконно-оптических систем связи. В последнее время наблюдается расширение применений в указанных областях голографической технологии. В частности, больший интерес вызывает разработка голографической памяти с емкостью ~ 1 Тбайт/диск и скоростью считывания данных ~ 1 Гбит/с, а также спектральных мультиплексоров/демультиплексоров, использующих волоконные брэгговские решетки. В основе этих применений лежат свойства угловой и спектральной селективности (т.е. зависимости величины дифракционной эффективности решетки от параметра расстройки условий Брэгга1) объемных пропускающих и отражательных голограмм, получаемых на различных регистрирующих материалах, в том числе на фотополимерных материалах. Селективность обуславливает степень взаимного влияния голограмм (или спектральных каналов), например, в случае голографической памяти недостаточная селективность уменьшает отношение сигнал/шум и тем самым приводит к ошибкам считывания.
Голографический способ хранения информации обеспечивает одновременно высокую скорость записи/считывания данных и большую плотность их упаковки. Это достигается за счет записи информации на толстых носителях массивами (страницами данных), наложенными друг на друга в объеме регистрирующей среды. В разработке новых технологий голографической записи с использованием фотополимерных материалов (ФПМ) значительных успехов достигли фирмы InPhase Technologies, IBM, Aprilis (США), Optware (Япония) и др.
Одна из наиболее сложных задач, возникающих на пути создания устройств голографической памяти связана с поиском подходящей регистри1 Изменение угла падения или длины волны считывающего пучка.

где V = 2л/1112 /(^ + 1г) ~ параметр видности; I,, 12 - интенсивности записывающих пучков; К - вектор решетки. Такое распределение приводит к модуляции коэффициента преломления в образце, то есть образуется объемная фазовая дифракционная решетка. Показатель преломления в плоскости образца вдоль оси х оказывается промодулирован согласно уравнению (9)
п(х)=п +Апсоз(Кх), (9)
где п - среднее значение показателя преломления; Ап - амплитуда модуляции показателя преломления. №,0 - концентрация свободного мономера, Моей - среднее значение и [м]^) - модуляционная составляющая
свободного мономера (не показано на рисунке 3.1.2.1), связаны между собой
следующим уравнением
[м](х, 1) = [м]пс(1)-[м]1(1)со<Кх). (10)
Во время реакции молекулы мономера движутся из темных областей, где реакция полимеризации протекает медленнее (на рисунке 3.1.2.1 это область минимума 1(х)), в освещенные области (область максимума 1(х)).
3.1,3 Влияние поглощения света и усадки толщины регистрирующего слоя на неоднородность объемных голограмм
Поглощение света в материале оказывает значительное влияние на вид
зависимости модуляции диэлектрической проницаемости (модуляции показателя преломления) от координаты. Вывод данной зависимости можно осуществить двумя способами, во-первых, с помощью формулы Г. Когельника, во-вторых, используя диффузионную модель формирования дифракционной решетки.
Вывод зависимости модуляции показателя преломления от координаты из формулы Г. Когельника легко производится при выполнении условий Брэгга и небольших значениях дифракционной эффективности.
Рассмотрим вывод зависимости модуляции диэлектрической проницаемости от координаты из диффузионной модели. Скорость образования свободных радикалов К’ из инициатора Б - это произведение квантового вы-