应用于高密度存储的偏光全息技术研究进展

偏光全息术通过记录两束偏振光干涉形成的偏振光栅,可以把偏振光信息存储在偏振敏感材料当中。偏光全息把传统全息术中长期被忽视的光波偏振信息加以利用,在加大了存储容量的同时,也具有了许多独特的性质。本文简要介绍了偏光全息的发展历程,描述了基于张量的偏光全息理论及其一些推论,然后对偏光全息在数据存储领域的应用作了介绍,并做出展望。

基于偏光全息的光场调控研究进展

偏光全息拥有记录振幅、相位和偏振信息的能力,在数据存储、偏振光成像等领域具有重要的应用前景。除此之外,它也具备光场调控方面的能力,可以调控具有螺旋相位分布和空间偏振分布等特殊光场,这类特殊光场在光通信、粒子操纵及光子纠缠等领域有广泛的应用前景,目前也有很多研究聚焦于如何生成这类光束。本文介绍了利用偏光全息制备矢量光束、标量涡旋光束和矢量涡旋光束的最新研究进展。基于偏光全息进行光场调控的方法,具有制备过程操作简单、光学系统体积小、制作成本低的优势,为特殊光场制造提供新的思路。

同偏振记录偏光全息的零再现

偏光全息中的零再现是指在读取光满足布拉格条件下,再现光的功率却为零的现象。在通常的强度全息中,则没有零再现现象。本文根据张量偏光全息理论预测出实现零再现的条件,并推导了同偏振记录偏光全息的再现光场实现零再现的条件。在实验中,先用两束椭圆偏振光并且干涉角度为136°来记录偏光全息;然后按照理论计算结果,改变参考光的偏振态成为一束特定偏振态,用这一束特定的偏振光进行读取,实现了零再现,验证了理论预测的正确性。

相位调制的同轴全息存储

从体全息存储原理出发,列举了体全息存储的技术和主要的几种系统结构,并就同轴式全息存储系统原理、系统结构、编码方式进行了详细的介绍分析。在未有成熟的相位编码方式的情况下,对基于相位调制的同轴全息存储系统的两种相位编码方式进行了分析评价,这两种相位编码方式对全息存储中相位编码的可能实现方式进行了有效补充,其组合式相位编码方式与传统振幅编码相比提高了编码率且降低了误码率。另外,介绍和分析了一种可以有效减少材料消耗并提高存储密度的多阶复振幅调制的同轴全息存储系统,并对其系统表现性能进行评价。综合评价得出,更合理的编码方式、适当的调制手段和抑制噪声仍是现在全息存储研究中亟待解决的问题。

线偏振光全息的忠实再现条件研究

在基于张量的偏光全息理论的基础上,使用偏振方向在入射面内的线偏振光作为记录参考光,记录干涉夹角为90°时,只需满足再现光与记录参考光的偏振方向非相互正交,就可以实现对信号光偏振态的忠实再现,再现光光强受读取参考光偏振态的影响。理论与实验结果证实了这一更宽松条件下对信号光忠实再现的可能性。该结论有助于拓展人们对偏光全息理论的认知,并可依此结论设计和制作出用于改变入射光传播方向的偏振器件。

线偏光全息的正交再现

报道了正交线偏光全息中的正交再现现象。所谓的正交再现,指的是衍射光的偏振态与记录信号光的偏振态是正交的。基于新发展的张量偏光全息理论,分析了正交再现的条件;搭建实验平台,在实验上观察到正交再现现象。通过定量分析与多组实验,可以得出当衍射光实现正交再现时,其功率大小与记录过程中信号光和参考光的干涉夹角有关。实验结果和理论分析结果完全吻合。正交再现现象的发现,有望拓展对偏光全息理论的认知。