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菌紫质的全息存储特性及应用研究

任志伟  
【摘要】:细菌视紫红质(菌紫质,BR)具有独特的光致变色特性和光致各向异性。这种具有生物活性的光敏蛋白质具有许多其它有机光致变色材料所没有的综合优势,是一种性能优良的光致变色材料。近年来,基因工程技术为菌紫质材料的研究和应用注入了新的活力。围绕着菌紫质光学薄膜的全息存储特性及其应用,本论文主要完成了以下工作: 1.对菌紫质的偏振全息记录特性进行了理论研究,用琼斯矩阵的方法对不同方式偏振全息记录的全息图特性进行了分析,对偏振全息图的衍射光偏振态及衍射效率进行了数学推导。理论分析和计算了同偏振记录时辅助紫光光强和读出光强对衍射效率动力学曲线的影响。 2.采用偏振全息四波耦合实验光路,测量了BR-D96N薄膜样品在不同偏振态物光和参考光记录方式下的衍射效率动力学曲线。测量了光致变色特性和光致各向异性产生的光强透过率变化,计算了同偏振记录和正交偏振记录的最大衍射效率,并与实验结果进行了比较。实验研究了物参光强比、记录时加入辅助紫光的光强及偏振态、记录时加入辅助紫光后的物参光强比对衍射效率的影响。 3.采用90度角度复用全息存储实验光路,首次在BR-D96N薄膜样品上实现了6幅全息图存储,并分别读出了清楚无串扰的再现像。利用菌紫质的偏振全息存储特性,实现了偏振复用全息存储,两幅正交偏振全息图可分别再现读出。 4.采用傅立叶变换全息记录的方法,在BR-D96N薄膜样品60μm×42μm的面积上进行了正交圆偏振二进制全息数据存储,获得了高信噪比的再现像,实现了编码数据的无误读出与还原,存储面密度达到2×10~8bits/cm~2。 5.初步开展了将BR-D96N薄膜样品应用于全息干涉计量的研究,理论分析了二次曝光法和单次曝光法得到的干涉全息图特性,得到了一些初步的二次曝光和单次曝光实验结果。


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