光信息材料.pptx

概概 论论光信息存储技术是在激光光源出现以后开始发展起来的，光信息存储技术是在激光光源出现以后开始发展起来的，光信息存储技术是在激光光源出现以后开始发展起来的，光信息存储技术是在激光光源出现以后开始发展起来的，由于它具有信息存储密度高由于它具有信息存储密度高由于它具有信息存储密度高由于它具有信息存储密度高(比磁盘高几百倍比磁盘高几百倍比磁盘高几百倍比磁盘高几百倍)，易于快速随，易于快速随，易于快速随，易于快速随机存取，能存储图像与数字两种信息等优点，从机存取，能存储图像与数字两种信息等优点，从机存取，能存储图像与数字两种信息等优点，从机存取，能存储图像与数字两种信息等优点，从2020世纪世纪世纪世纪7070年代初展露头角以来，得到世界各国的普遍重视。年代初展露头角以来，得到世界各国的普遍重视。年代初展露头角以来，得到世界各国的普遍重视。年代初展露头角以来，得到世界各国的普遍重视。钙钛矿锰氧化物钙钛矿锰氧化物钙钛矿锰氧化物钙钛矿锰氧化物-巨磁电阻材料，用于高密度记录读出磁巨磁电阻材料，用于高密度记录读出磁巨磁电阻材料，用于高密度记录读出磁巨磁电阻材料，用于高密度记录读出磁头，使器件小型化、廉价化。头，使器件小型化、廉价化。头，使器件小型化、廉价化。头，使器件小型化、廉价化。20072007年年年年1010月，法国科学家阿尔贝月，法国科学家阿尔贝月，法国科学家阿尔贝月，法国科学家阿尔贝 费尔和德国科学家彼得费尔和德国科学家彼得费尔和德国科学家彼得费尔和德国科学家彼得 格林贝格尔因分别独立发现巨磁阻效应而共同获得格林贝格尔因分别独立发现巨磁阻效应而共同获得格林贝格尔因分别独立发现巨磁阻效应而共同获得格林贝格尔因分别独立发现巨磁阻效应而共同获得20072007年诺贝尔物理学奖。一台年诺贝尔物理学奖。一台年诺贝尔物理学奖。一台年诺贝尔物理学奖。一台19541954年体积占满整间屋子的电年体积占满整间屋子的电年体积占满整间屋子的电年体积占满整间屋子的电脑，和一个如今非常普通、手掌般大小的硬盘。正因为有脑，和一个如今非常普通、手掌般大小的硬盘。正因为有脑，和一个如今非常普通、手掌般大小的硬盘。正因为有脑，和一个如今非常普通、手掌般大小的硬盘。正因为有了这两位科学家的发现，单位面积介质存储的信息量才得了这两位科学家的发现，单位面积介质存储的信息量才得了这两位科学家的发现，单位面积介质存储的信息量才得了这两位科学家的发现，单位面积介质存储的信息量才得以大幅度提升。目前，根据该效应开发的小型大容量硬盘以大幅度提升。目前，根据该效应开发的小型大容量硬盘以大幅度提升。目前，根据该效应开发的小型大容量硬盘以大幅度提升。目前，根据该效应开发的小型大容量硬盘已得到了广泛的应用。司空见惯的笔记本电脑、已得到了广泛的应用。司空见惯的笔记本电脑、已得到了广泛的应用。司空见惯的笔记本电脑、已得到了广泛的应用。司空见惯的笔记本电脑、MP3MP3、U U盘等消费品，居然都闪烁着耀眼的科学光芒。盘等消费品，居然都闪烁着耀眼的科学光芒。盘等消费品，居然都闪烁着耀眼的科学光芒。盘等消费品，居然都闪烁着耀眼的科学光芒。光信息存储技术有全息存储和逐点存储两种类型。光信息存储技术有全息存储和逐点存储两种类型。光信息存储技术有全息存储和逐点存储两种类型。光信息存储技术有全息存储和逐点存储两种类型。全息存储是全息存储是全息存储是全息存储是利用全息照相原理将信息存储在记录介质中，利用全息照相原理将信息存储在记录介质中，利用全息照相原理将信息存储在记录介质中，利用全息照相原理将信息存储在记录介质中，读出时通过光电探测器将光信号再转变成电信号输出。读出时通过光电探测器将光信号再转变成电信号输出。读出时通过光电探测器将光信号再转变成电信号输出。读出时通过光电探测器将光信号再转变成电信号输出。逐点存储是通过受信号调制的激光束与记录介质相互作用逐点存储是通过受信号调制的激光束与记录介质相互作用逐点存储是通过受信号调制的激光束与记录介质相互作用逐点存储是通过受信号调制的激光束与记录介质相互作用时产生的状态变化时产生的状态变化时产生的状态变化时产生的状态变化(如熔化、相变如熔化、相变如熔化、相变如熔化、相变)逐点记录信号的，读出逐点记录信号的，读出逐点记录信号的，读出逐点记录信号的，读出时再用激光束投射到记录介质表面，从反射光的强度变化时再用激光束投射到记录介质表面，从反射光的强度变化时再用激光束投射到记录介质表面，从反射光的强度变化时再用激光束投射到记录介质表面，从反射光的强度变化中读出信息。中读出信息。中读出信息。中读出信息。全息存储所用的记录介质称为全息存储所用的记录介质称为全息存储所用的记录介质称为全息存储所用的记录介质称为全息材料全息材料全息材料全息材料，逐点存储所用的，逐点存储所用的，逐点存储所用的，逐点存储所用的记录介质对应于磁盘而被称为记录介质对应于磁盘而被称为记录介质对应于磁盘而被称为记录介质对应于磁盘而被称为光盘材料光盘材料光盘材料光盘材料。2 21 1全息材料全息材料全息成像过程是利用光的干涉和衍射现象，在照相干板或全息成像过程是利用光的干涉和衍射现象，在照相干板或全息成像过程是利用光的干涉和衍射现象，在照相干板或全息成像过程是利用光的干涉和衍射现象，在照相干板或胶片上以干涉条纹形式把图像记录下来，然后以光照射这胶片上以干涉条纹形式把图像记录下来，然后以光照射这胶片上以干涉条纹形式把图像记录下来，然后以光照射这胶片上以干涉条纹形式把图像记录下来，然后以光照射这种干板，就能以立体形式再现物体的原来图像。由于它记种干板，就能以立体形式再现物体的原来图像。由于它记种干板，就能以立体形式再现物体的原来图像。由于它记种干板，就能以立体形式再现物体的原来图像。由于它记录了物体的全部信息录了物体的全部信息录了物体的全部信息录了物体的全部信息(振幅和相位振幅和相位振幅和相位振幅和相位)，所以称为全息照相术，所以称为全息照相术，所以称为全息照相术，所以称为全息照相术(Holography)(Holography)1 1基本原理基本原理 全息照相述的基本原理全息照相述的基本原理 2 2全息过程的数学描述全息过程的数学描述 R(xR，yR，zR)xyzO(x0，y0，z0)O(x，y，0)Or0I0rRIRH几何分析图几何分析图全息图的分类全息图的分类全息图的分类全息图的分类由由由由相相相相干干干干光光光光产产产产生生生生的的的的全全全全息息息息图图图图二维全二维全二维全二维全息图息图息图息图吸收性全息图吸收性全息图吸收性全息图吸收性全息图菲涅尔全菲涅尔全菲涅尔全菲涅尔全息图息图息图息图透射型透射型透射型透射型全息图全息图全息图全息图非漫射性物体全息图非漫射性物体全息图非漫射性物体全息图非漫射性物体全息图漫射性物体全息图漫射性物体全息图漫射性物体全息图漫射性物体全息图反射型反射型反射型反射型全息图全息图全息图全息图漫射性物体全息图漫射性物体全息图漫射性物体全息图漫射性物体全息图傅立叶变傅立叶变傅立叶变傅立叶变换全息图换全息图换全息图换全息图用透镜的傅立叶变换全息图用透镜的傅立叶变换全息图用透镜的傅立叶变换全息图用透镜的傅立叶变换全息图不用透镜的傅立叶变换全息图不用透镜的傅立叶变换全息图不用透镜的傅立叶变换全息图不用透镜的傅立叶变换全息图位相型全息图位相型全息图位相型全息图位相型全息图三维全三维全三维全三维全息图息图息图息图靠吸收系数变化制成的全息图靠吸收系数变化制成的全息图靠吸收系数变化制成的全息图靠吸收系数变化制成的全息图透射型全息图透射型全息图透射型全息图透射型全息图反射型全息图反射型全息图反射型全息图反射型全息图靠折射率变化制成的全息图靠折射率变化制成的全息图靠折射率变化制成的全息图靠折射率变化制成的全息图透射型全息图透射型全息图透射型全息图透射型全息图反射型全息图反射型全息图反射型全息图反射型全息图二、全息图的分类二、全息图的分类 薄全息图亦称平面全息图，它的记录介质的厚度比所记录的条纹薄全息图亦称平面全息图，它的记录介质的厚度比所记录的条纹薄全息图亦称平面全息图，它的记录介质的厚度比所记录的条纹薄全息图亦称平面全息图，它的记录介质的厚度比所记录的条纹间隔要小；厚全息图亦称体积全息图，其记录介质的厚度等于或间隔要小；厚全息图亦称体积全息图，其记录介质的厚度等于或间隔要小；厚全息图亦称体积全息图，其记录介质的厚度等于或间隔要小；厚全息图亦称体积全息图，其记录介质的厚度等于或大于所记录的条纹间隔。一般用大于所记录的条纹间隔。一般用大于所记录的条纹间隔。一般用大于所记录的条纹间隔。一般用QQ来衡量。来衡量。来衡量。来衡量。照明光波的波长；照明光波的波长；n记录材料的折射率记录材料的折射率 d记录材料的厚度；记录材料的厚度；A被记录到的条纹的间隔。被记录到的条纹的间隔。一般把一般把Q10的全息图看作体积全息图，而把其余情况下的的全息图看作体积全息图，而把其余情况下的全息图看作平面全息图。全息图看作平面全息图。全息图包可根据再现照明波的衍射机理进全息图包可根据再现照明波的衍射机理进行分类。在振幅型全息图中，干涉图记录行分类。在振幅型全息图中，干涉图记录到的是到的是记录介质发生的密度变化记录介质发生的密度变化，而当再，而当再现时，照明光波的振幅就被进行了相应的现时，照明光波的振幅就被进行了相应的调制；而在位相全息图中，被加在再现照调制；而在位相全息图中，被加在再现照明波上的是相位调制。明波上的是相位调制。三、全息材料的特征值三、全息材料的特征值 1 1、曝光量、曝光量、曝光量、曝光量HH 2 2、衍射效率、衍射效率、衍射效率、衍射效率 3 3、灵敏度和光谱灵敏度、灵敏度和光谱灵敏度、灵敏度和光谱灵敏度、灵敏度和光谱灵敏度 4 4、分辨率、分辨率、分辨率、分辨率 1 1、曝光量、曝光量H H曝光量表示在全息材料表面上单位面积所接受的光能多少，它等曝光量表示在全息材料表面上单位面积所接受的光能多少，它等曝光量表示在全息材料表面上单位面积所接受的光能多少，它等曝光量表示在全息材料表面上单位面积所接受的光能多少，它等于光强度与曝光时间的乘积，用下式表示于光强度与曝光时间的乘积，用下式表示于光强度与曝光时间的乘积，用下式表示于光强度与曝光时间的乘积，用下式表示H=tH=t式中式中式中式中 HH曝光量（曝光量（曝光量（曝光量（mJ/cmmJ/cm2 2）；）；）；）；光强度光强度光强度光强度 单位时间内通过单位面积的能量（单位时间内通过单位面积的能量（单位时间内通过单位面积的能量（单位时间内通过单位面积的能量（mJ/cmmJ/cm2 2 s s）；t t曝光时间（曝光时间（曝光时间（曝光时间（s s）。）。）。）。2 2、衍射效率、衍射效率 衍射效率衍射效率衍射效率衍射效率 等于总的有效成像光强度等于总的有效成像光强度等于总的有效成像光强度等于总的有效成像光强度衍射衍射衍射衍射与用来照明全息图的总光强度与用来照明全息图的总光强度与用来照明全息图的总光强度与用来照明全息图的总光强度入入入入射射射射之比，即之比，即之比，即之比，即=衍射衍射衍射衍射/入射入射入射入射 表表表表2-2 2-2 各类全息图的最大理论衍射效率值各类全息图的最大理论衍射效率值各类全息图的最大理论衍射效率值各类全息图的最大理论衍射效率值全息类型全息类型薄型透射全息图薄型透射全息图厚型透射全息图厚型透射全息图厚型反射全息图厚型反射全息图调制方式调制方式振幅型振幅型位相型位相型振幅型振幅型位相型位相型振幅型振幅型位相型位相型衍射效率衍射效率0.06250.06250.3390.3390.0370.0371.0001.0000.0720.0721.0001.0003 3、灵敏度和光谱灵敏度、灵敏度和光谱灵敏度 灵敏度是指全息材料在接受光的作用后，其反应的灵敏程度。在全息灵敏度是指全息材料在接受光的作用后，其反应的灵敏程度。在全息灵敏度是指全息材料在接受光的作用后，其反应的灵敏程度。在全息灵敏度是指全息材料在接受光的作用后，其反应的灵敏程度。在全息技术中，材料的灵敏度技术中，材料的灵敏度技术中，材料的灵敏度技术中，材料的灵敏度用下式表示式中用下式表示式中用下式表示式中用下式表示式中 衍射效率；衍射效率；衍射效率；衍射效率；V V曝光强度的条纹反衬度；曝光强度的条纹反衬度；曝光强度的条纹反衬度；曝光强度的条纹反衬度；HH平均曝光量。平均曝光量。平均曝光量。平均曝光量。在获得相同衍射效率的情况下，所需的在获得相同衍射效率的情况下，所需的在获得相同衍射效率的情况下，所需的在获得相同衍射效率的情况下，所需的V V值和值和值和值和HmHm值越小时越灵敏。值越小时越灵敏。值越小时越灵敏。值越小时越灵敏。每种全息材料都有一波长的红限，波长大于红限的光不能与材料起每种全息材料都有一波长的红限，波长大于红限的光不能与材料起每种全息材料都有一波长的红限，波长大于红限的光不能与材料起每种全息材料都有一波长的红限，波长大于红限的光不能与材料起光化学反应；另外每种全息材料都有它自己的吸收带，在吸收带内的光化学反应；另外每种全息材料都有它自己的吸收带，在吸收带内的光化学反应；另外每种全息材料都有它自己的吸收带，在吸收带内的光化学反应；另外每种全息材料都有它自己的吸收带，在吸收带内的波长才能起光化学反应，这就是波长才能起光化学反应，这就是波长才能起光化学反应，这就是波长才能起光化学反应，这就是光谱灵敏度。光谱灵敏度。光谱灵敏度。光谱灵敏度。4 4、分辨率、分辨率 全息材料的分辨率是指它所能记录的光强空间调制的最小周期，全息材料的分辨率是指它所能记录的光强空间调制的最小周期，全息材料的分辨率是指它所能记录的光强空间调制的最小周期，全息材料的分辨率是指它所能记录的光强空间调制的最小周期，其单位是其单位是其单位是其单位是cy/mmcy/mm。分辨率并不完全取决于分辨率并不完全取决于分辨率并不完全取决于分辨率并不完全取决于全息材料本身，还与全息图种类、记录夹角等因素全息材料本身，还与全息图种类、记录夹角等因素全息材料本身，还与全息图种类、记录夹角等因素全息材料本身，还与全息图种类、记录夹角等因素有关。有关。有关。有关。反射全息图记录介质的分辨率反射全息图记录介质的分辨率参、物光束的入射角参、物光束的入射角参、物光束的入射角参、物光束的入射角0 0 30 30 60 60 90 90 记录介质的分辨率记录介质的分辨率记录介质的分辨率记录介质的分辨率/(cy/(cymmmm-1-1)48024802453545353946394636163616四、全息材料的种类四、全息材料的种类全息记录介质分类全息记录介质分类全息记录介质分类全息记录介质分类分类分类分类分类记录过程记录过程记录过程记录过程调制方式调制方式调制方式调制方式重复使用重复使用重复使用重复使用存储时间存储时间存储时间存储时间卤化银乳胶卤化银乳胶卤化银乳胶卤化银乳胶还原为金属银还原为金属银还原为金属银还原为金属银光密度改变光密度改变光密度改变光密度改变否否否否永久永久永久永久重铬酸盐明胶重铬酸盐明胶重铬酸盐明胶重铬酸盐明胶光致交联光致交联光致交联光致交联折射率改变折射率改变折射率改变折射率改变否否否否永久永久永久永久光致抗蚀剂光致抗蚀剂光致抗蚀剂光致抗蚀剂形成有机酸、光致交联或形成有机酸、光致交联或形成有机酸、光致交联或形成有机酸、光致交联或光致聚合光致聚合光致聚合光致聚合表面浮雕表面浮雕表面浮雕表面浮雕否否否否永久永久永久永久光致聚合物光致聚合物光致聚合物光致聚合物光致聚合光致聚合光致聚合光致聚合折射率改变或折射率改变或折射率改变或折射率改变或表面浮雕表面浮雕表面浮雕表面浮雕否否否否永久永久永久永久光导热塑料光导热塑料光导热塑料光导热塑料形成带电场的静电潜像，形成带电场的静电潜像，形成带电场的静电潜像，形成带电场的静电潜像，产生热塑料变形产生热塑料变形产生热塑料变形产生热塑料变形表面浮雕表面浮雕表面浮雕表面浮雕可可可可永久永久永久永久光致变色材料光致变色材料光致变色材料光致变色材料一般是光诱导出新的吸收一般是光诱导出新的吸收一般是光诱导出新的吸收一般是光诱导出新的吸收带带带带光密度改变或光密度改变或光密度改变或光密度改变或折射率改变折射率改变折射率改变折射率改变可可可可几分钟或几分钟或几分钟或几分钟或几个月几个月几个月几个月光折边材料光折边材料光折边材料光折边材料光感应出折射率场光感应出折射率场光感应出折射率场光感应出折射率场折射率变化折射率变化折射率变化折射率变化可可可可永久永久永久永久1 1、卤化银乳胶、卤化银乳胶卤化银乳胶是将颗粒很细的卤化银乳胶是将颗粒很细的卤化银乳胶是将颗粒很细的卤化银乳胶是将颗粒很细的(0(01 12m)2m)卤化银混合弥卤化银混合弥卤化银混合弥卤化银混合弥散在明胶中，再加一定的敏化剂制成。常见的银盐干板是散在明胶中，再加一定的敏化剂制成。常见的银盐干板是散在明胶中，再加一定的敏化剂制成。常见的银盐干板是散在明胶中，再加一定的敏化剂制成。常见的银盐干板是由乳胶层、底层、玻璃板和防光晕层组成。由乳胶层、底层、玻璃板和防光晕层组成。由乳胶层、底层、玻璃板和防光晕层组成。由乳胶层、底层、玻璃板和防光晕层组成。最大优点是灵敏度比其他材料高，并可成为全色。它的光最大优点是灵敏度比其他材料高，并可成为全色。它的光最大优点是灵敏度比其他材料高，并可成为全色。它的光最大优点是灵敏度比其他材料高，并可成为全色。它的光谱灵敏度在蓝光的紫外光谱区域，常在乳剂表面吸附一层谱灵敏度在蓝光的紫外光谱区域，常在乳剂表面吸附一层谱灵敏度在蓝光的紫外光谱区域，常在乳剂表面吸附一层谱灵敏度在蓝光的紫外光谱区域，常在乳剂表面吸附一层对长波光谱区有吸收的染料，使卤化银乳剂的感光灵敏度对长波光谱区有吸收的染料，使卤化银乳剂的感光灵敏度对长波光谱区有吸收的染料，使卤化银乳剂的感光灵敏度对长波光谱区有吸收的染料，使卤化银乳剂的感光灵敏度扩展到长波区域。卤化银乳胶的缺点是分辨率不高，噪声扩展到长波区域。卤化银乳胶的缺点是分辨率不高，噪声扩展到长波区域。卤化银乳胶的缺点是分辨率不高，噪声扩展到长波区域。卤化银乳胶的缺点是分辨率不高，噪声大和容易引起光散射。大和容易引起光散射。大和容易引起光散射。大和容易引起光散射。卤化银乳胶卤化银乳胶卤化银乳胶卤化银乳胶型号型号型号型号厚度厚度厚度厚度/mm灵敏波长灵敏波长灵敏波长灵敏波长/nm/nm曝光量曝光量曝光量曝光量/(/(JcmJcm-2-2)极限分辨率极限分辨率极限分辨率极限分辨率/(cy/(cymmmm-1-1)天津天津天津天津I I型型型型6 677633633303030003000天津天津天津天津IIII型型型型6 677694694333330003000HP633PHP633P101063363330030040004000Kodak 649FKodak 649F6 61717全色全色全色全色808030003000Kodak 120Kodak 1205 5600600700700424230003000Agfa 8E70Agfa 8E706 6633633（全色）（全色）（全色）（全色）202030003000Agfa 8E75Agfa 8E756 6694694（全色）（全色）（全色）（全色）202030003000Agfa 10E75Agfa 10E756 6694694（全色）（全色）（全色）（全色）5050250025002 2重铬酸盐明胶重铬酸盐明胶 重铬酸盐明胶是将明胶溶液加入少量的重铬酸盐溶液配制而成，是一重铬酸盐明胶是将明胶溶液加入少量的重铬酸盐溶液配制而成，是一重铬酸盐明胶是将明胶溶液加入少量的重铬酸盐溶液配制而成，是一重铬酸盐明胶是将明胶溶液加入少量的重铬酸盐溶液配制而成，是一种重要的全息材料。种重要的全息材料。种重要的全息材料。种重要的全息材料。重铬酸盐明胶的光化学过程为：溶解在明胶中的重铬酸盐是感光敏化重铬酸盐明胶的光化学过程为：溶解在明胶中的重铬酸盐是感光敏化重铬酸盐明胶的光化学过程为：溶解在明胶中的重铬酸盐是感光敏化重铬酸盐明胶的光化学过程为：溶解在明胶中的重铬酸盐是感光敏化剂，当曝光时，由于光的吸收作用，使剂，当曝光时，由于光的吸收作用，使剂，当曝光时，由于光的吸收作用，使剂，当曝光时，由于光的吸收作用，使CrCr6+6+变为变为变为变为CrCr3+3+，而，而，而，而CrCr3+3+与明胶与明胶与明胶与明胶分子起反应，引起交联使明胶硬化。接着在水中洗掉未曝光的重铬酸分子起反应，引起交联使明胶硬化。接着在水中洗掉未曝光的重铬酸分子起反应，引起交联使明胶硬化。接着在水中洗掉未曝光的重铬酸分子起反应，引起交联使明胶硬化。接着在水中洗掉未曝光的重铬酸盐部分，在异丙醇中快速脱水干燥，使曝光部分的折射率提高，成为盐部分，在异丙醇中快速脱水干燥，使曝光部分的折射率提高，成为盐部分，在异丙醇中快速脱水干燥，使曝光部分的折射率提高，成为盐部分，在异丙醇中快速脱水干燥，使曝光部分的折射率提高，成为高衍射效率的位相全息图。高衍射效率的位相全息图。高衍射效率的位相全息图。高衍射效率的位相全息图。重铬酸盐明胶材料的优点是分辨率高和衍射效率重铬酸盐明胶材料的优点是分辨率高和衍射效率重铬酸盐明胶材料的优点是分辨率高和衍射效率重铬酸盐明胶材料的优点是分辨率高和衍射效率高，几乎接近于理论值。重铬酸盐明胶的缺点是高，几乎接近于理论值。重铬酸盐明胶的缺点是高，几乎接近于理论值。重铬酸盐明胶的缺点是高，几乎接近于理论值。重铬酸盐明胶的缺点是感光度低，而且灵敏波长在蓝光部分。如果要用感光度低，而且灵敏波长在蓝光部分。如果要用感光度低，而且灵敏波长在蓝光部分。如果要用感光度低，而且灵敏波长在蓝光部分。如果要用633nm633nm波长还需要加其他的染料敏化，常用的染波长还需要加其他的染料敏化，常用的染波长还需要加其他的染料敏化，常用的染波长还需要加其他的染料敏化，常用的染料有亚甲基蓝和亚甲基绿。重铬酸盐明胶的另一料有亚甲基蓝和亚甲基绿。重铬酸盐明胶的另一料有亚甲基蓝和亚甲基绿。重铬酸盐明胶的另一料有亚甲基蓝和亚甲基绿。重铬酸盐明胶的另一缺点是全息图经醇脱水后，乳胶面呈现白色，即缺点是全息图经醇脱水后，乳胶面呈现白色，即缺点是全息图经醇脱水后，乳胶面呈现白色，即缺点是全息图经醇脱水后，乳胶面呈现白色，即产生产生产生产生“白膜白膜白膜白膜”(milk white)(milk white)。白膜的形成机理白膜的形成机理溶于热水中的低分子量明胶和较能旋转的明胶分溶于热水中的低分子量明胶和较能旋转的明胶分溶于热水中的低分子量明胶和较能旋转的明胶分溶于热水中的低分子量明胶和较能旋转的明胶分子长支链或交联度低的明胶分子的长端链，经不子长支链或交联度低的明胶分子的长端链，经不子长支链或交联度低的明胶分子的长端链，经不子长支链或交联度低的明胶分子的长端链，经不良溶剂脱水后收缩成较紧缩无规线团沉积在明胶良溶剂脱水后收缩成较紧缩无规线团沉积在明胶良溶剂脱水后收缩成较紧缩无规线团沉积在明胶良溶剂脱水后收缩成较紧缩无规线团沉积在明胶表面上。这种线团的直径与可见光波长属同一数表面上。这种线团的直径与可见光波长属同一数表面上。这种线团的直径与可见光波长属同一数表面上。这种线团的直径与可见光波长属同一数量级时，就会散射入射光而呈乳白色，即形成白量级时，就会散射入射光而呈乳白色，即形成白量级时，就会散射入射光而呈乳白色，即形成白量级时，就会散射入射光而呈乳白色，即形成白膜。膜。膜。膜。3 3光导热塑料光导热塑料是一种浮雕型位相全息记录材料。这种材料是在玻璃片基是一种浮雕型位相全息记录材料。这种材料是在玻璃片基是一种浮雕型位相全息记录材料。这种材料是在玻璃片基是一种浮雕型位相全息记录材料。这种材料是在玻璃片基上镀上透明的导电膜，再在上面徐布厚度为上镀上透明的导电膜，再在上面徐布厚度为上镀上透明的导电膜，再在上面徐布厚度为上镀上透明的导电膜，再在上面徐布厚度为2 23m3m的光的光的光的光电导体和厚度约为电导体和厚度约为电导体和厚度约为电导体和厚度约为1m1m的热塑性塑料而构成的。的热塑性塑料而构成的。的热塑性塑料而构成的。的热塑性塑料而构成的。+(a)+(b)正电荷正电荷使带电使带电负电荷负电荷热塑性塑料胶片热塑性塑料胶片光电导体光电导体玻璃片基玻璃片基玻璃片基玻璃片基电流电流再次带电再次带电发热发热发生软化发生软化玻璃片基玻璃片基+光光光光(C)+玻璃片基玻璃片基j经流动面形成凹坑经流动面形成凹坑(d)光导热塑材料的记录原理光导热塑材料的记录原理进行曝光前，在光导热塑料上装上电极，当用进行曝光前，在光导热塑料上装上电极，当用进行曝光前，在光导热塑料上装上电极，当用进行曝光前，在光导热塑料上装上电极，当用4 48kv8kv的的的的电压使之产生电晕放电后，就使热塑性塑料带电并具有感电压使之产生电晕放电后，就使热塑性塑料带电并具有感电压使之产生电晕放电后，就使热塑性塑料带电并具有感电压使之产生电晕放电后，就使热塑性塑料带电并具有感光性能。然后在材料上曝光，同时使电流流到片基的透明光性能。然后在材料上曝光，同时使电流流到片基的透明光性能。然后在材料上曝光，同时使电流流到片基的透明光性能。然后在材料上曝光，同时使电流流到片基的透明电极上，当发热到电极上，当发热到电极上，当发热到电极上，当发热到6060左右时，利用其产生的热量使热塑左右时，利用其产生的热量使热塑左右时，利用其产生的热量使热塑左右时，利用其产生的热量使热塑性塑料变软。再使柔软的热塑性塑料表面带电，依靠静电性塑料变软。再使柔软的热塑性塑料表面带电，依靠静电性塑料变软。再使柔软的热塑性塑料表面带电，依靠静电性塑料变软。再使柔软的热塑性塑料表面带电，依靠静电力可使塑料产牛与曝光量相应的变形，光导热塑料可以擦力可使塑料产牛与曝光量相应的变形，光导热塑料可以擦力可使塑料产牛与曝光量相应的变形，光导热塑料可以擦力可使塑料产牛与曝光量相应的变形，光导热塑料可以擦除后重复使用，擦除的方法是适当的加热，恢复到原来的除后重复使用，擦除的方法是适当的加热，恢复到原来的除后重复使用，擦除的方法是适当的加热，恢复到原来的除后重复使用，擦除的方法是适当的加热，恢复到原来的情况后冷却。情况后冷却。情况后冷却。情况后冷却。光导热塑料作为全息材料的优缺点光导热塑料作为全息材料的优缺点 优点是对可见光敏感，干法显影，适合于优点是对可见光敏感，干法显影，适合于实时观察；衍射效率高，能重复使用。实时观察；衍射效率高，能重复使用。缺点是分辨率较低缺点是分辨率较低(2000cymm)，高，高质量薄膜制造很困难。质量薄膜制造很困难。4 4光致抗蚀剂光致抗蚀剂(photoresist)(photoresist)光致抗蚀剂是用于制造集成电路或超大规模集成电路的光致抗蚀剂是用于制造集成电路或超大规模集成电路的光致抗蚀剂是用于制造集成电路或超大规模集成电路的光致抗蚀剂是用于制造集成电路或超大规模集成电路的材料。把光致抗蚀剂以几微米的厚度涂布在玻璃支持体材料。把光致抗蚀剂以几微米的厚度涂布在玻璃支持体材料。把光致抗蚀剂以几微米的厚度涂布在玻璃支持体材料。把光致抗蚀剂以几微米的厚度涂布在玻璃支持体上制成干板，曝光之后通过显影，没有曝光部分的抗蚀上制成干板，曝光之后通过显影，没有曝光部分的抗蚀上制成干板，曝光之后通过显影，没有曝光部分的抗蚀上制成干板，曝光之后通过显影，没有曝光部分的抗蚀剂就被溶解掉，产生浮雕像。光致抗蚀剂分为负性和正剂就被溶解掉，产生浮雕像。光致抗蚀剂分为负性和正剂就被溶解掉，产生浮雕像。光致抗蚀剂分为负性和正剂就被溶解掉，产生浮雕像。光致抗蚀剂分为负性和正性光致抗蚀剂两种。性光致抗蚀剂两种。性光致抗蚀剂两种。性光致抗蚀剂两种。负性光致抗蚀剂是指那些光交联型光敏树脂，如聚肉桂酸负性光致抗蚀剂是指那些光交联型光敏树脂，如聚肉桂酸负性光致抗蚀剂是指那些光交联型光敏树脂，如聚肉桂酸负性光致抗蚀剂是指那些光交联型光敏树脂，如聚肉桂酸酪型、双叠氮酪型、双叠氮酪型、双叠氮酪型、双叠氮环化橡胶型等，它是在曝光的地方吸收环化橡胶型等，它是在曝光的地方吸收环化橡胶型等，它是在曝光的地方吸收环化橡胶型等，它是在曝光的地方吸收光，变得不溶解，显影后未曝光部分被溶解掉。光，变得不溶解，显影后未曝光部分被溶解掉。光，变得不溶解，显影后未曝光部分被溶解掉。光，变得不溶解，显影后未曝光部分被溶解掉。正性光致抗蚀剂是指那些光分解型光敏树脂，如邻醌偶氮正性光致抗蚀剂是指那些光分解型光敏树脂，如邻醌偶氮正性光致抗蚀剂是指那些光分解型光敏树脂，如邻醌偶氮正性光致抗蚀剂是指那些光分解型光敏树脂，如邻醌偶氮型等，它是曝光部分被溶解掉。型等，它是曝光部分被溶解掉。型等，它是曝光部分被溶解掉。型等，它是曝光部分被溶解掉。光致抗蚀剂是一种位相型全息材料，其优点是衍射效率高，光致抗蚀剂是一种位相型全息材料，其优点是衍射效率高，光致抗蚀剂是一种位相型全息材料，其优点是衍射效率高，光致抗蚀剂是一种位相型全息材料，其优点是衍射效率高，分辨率在分辨率在分辨率在分辨率在1000cy1000cymmmm左右。左右。左右。左右。缺点是感光度很低，如用缺点是感光度很低，如用缺点是感光度很低，如用缺点是感光度很低，如用448nm448nm的氩离子激光器记录，的氩离子激光器记录，的氩离子激光器记录，的氩离子激光器记录，曝光量约为曝光量约为曝光量约为曝光量约为2000J2000Jcmcm2 2。光致抗蚀剂光致抗蚀剂光致抗蚀剂光致抗蚀剂型号型号型号型号厚度厚度厚度厚度/mm灵敏波长灵敏波长灵敏波长灵敏波长/nm/nm曝光量曝光量曝光量曝光量/(/(mJcmmJcm-2 2)极限分辨率极限分辨率极限分辨率极限分辨率/(cy/(cymmmm-1-1)Shipley AZ-1350Shipley AZ-1350(正正正正)1.015001500Shipley AZ-111(Shipley AZ-111(正正正正)1.01.0UV UV 5005001 110101010-6-6-6-6(441nm)(441nm)100015001500Kodak KPR(Kodak KPR(负负负负)1.01.0260 260 46546520(400nm)20(400nm)400400Kodak KORKodak KOR（负）（负）（负）（负）1.01.0250 250 550550500(488nm)500(488nm)10001000Kodak KMER(Kodak KMER(负负负负)1.01.0290 290 48548510(400nm)10(400nm)250250Kodak KTER(Kodak KTER(负负负负)0.80.8290 290 48548510(400nm)10(400nm)400400用于全息存储时，无机光致变色材料多于用于全息存储时，无机光致变色材料多于有机材料。有机材料。优点是不需显影，而且可以用热或光的方优点是不需显影，而且可以用热或光的方式擦除后重复使用。式擦除后重复使用。缺点是灵敏度较低，存储信息时间短。缺点是灵敏度较低，存储信息时间短。5光致变色材料光致变色材料材料材料材料材料记录过程记录过程记录过程记录过程调制方式调制方式调制方式调制方式厚度厚度厚度厚度/mm分辨率分辨率分辨率分辨率/(cy/(cymmmm-1-1)存储时间存储时间存储时间存储时间无机材料无机材料无机材料无机材料:CaFCaF2 2:La:La，NaNaCaFCaF2 2:Ce:Ce，NaNa离子（电子）离子（电子）离子（电子）离子（电子）俘获俘获俘获俘获光致密度改光致密度改光致密度改光致密度改变变变变10010080080030030090090020002000几分钟几分钟几分钟几分钟几天几天几天几天SrTiOSrTiO3 3:Ni,Mo,Al:Ni,Mo,AlCaTiOCaTiO3 3:Ni,Mo:Ni,Mo离子（电子）离子（电子）离子（电子）离子（电子）俘获俘获俘获俘获光致密度改光致密度改光致密度改光致密度改变变变变1001001000100010010080080020002000几分钟几分钟几分钟几分钟几天几天几天几天LiNbOLiNbO3 3:Fe,Mn:Fe,Mn离子（电子）离子（电子）离子（电子）离子（电子）俘获俘获俘获俘获光致密度改光致密度改光致密度改光致密度改变变变变5000500020002000几小时几小时几小时几小时卤化银硼硅酸盐玻璃卤化银硼硅酸盐玻璃卤化银硼硅酸盐玻璃卤化银硼硅酸盐玻璃还原为金属还原为金属还原为金属还原为金属银颗粒银颗粒银颗粒银颗粒光致密度改光致密度改光致密度改光致密度改变变变变1001006000600020002000几天几天几天几天几个月几个月几个月几个月有机材料：水杨叉有机材料：水杨叉有机材料：水杨叉有机材料：水杨叉-苯苯苯苯胺胺胺胺光致密度改光致密度改光致密度改光致密度改变变变变2033003300茋茋茋茋（C C6 6HH5 5CH:CHCCH:CHC6 6HH5 5)折射率改变折射率改变折射率改变折射率改变20002000甲基萘甲基萘甲基萘甲基萘折射率改变折射率改变折射率改变折射率改变100010002000200020002000几天几天几天几天光致变色材料光致变色材料6 6光致聚合物光致聚合物 光致聚合物作为全息材料的基本原理是由于光的作用，使小分子或单体光致聚合物作为全息材料的基本原理是由于光的作用，使小分子或单体光致聚合物作为全息材料的基本原理是由于光的作用，使小分子或单体光致聚合物作为全息材料的基本原理是由于光的作用，使小分子或单体被聚合成大分子或聚合物，使材料在曝光前后产生折射率差。被聚合成大分子或聚合物，使材料在曝光前后产生折射率差。被聚合成大分子或聚合物，使材料在曝光前后产生折射率差。被聚合成大分子或聚合物，使材料在曝光前后产生折射率差。光致聚合物光致聚合物型号型号型号型号厚度厚度厚度厚度/mm灵敏波段灵敏波段灵敏波段灵敏波段/nm/nm曝光量曝光量曝光量曝光量/(/(mJcmmJcm-2-2)极限分辨率极限分辨率极限分辨率极限分辨率/(cy/(cymmmm-1-1)Du Du PontPont3 315015035035055055020203030（在空气中）（在空气中）（在空气中）（在空气中）2323（在氮气中）（在氮气中）（在氮气中）（在氮气中）30003000PMMPMMA A10001000UVUV100100101010103 3 3 350005000HughHugheses5 51515633,514,530,488,441633,514,530,488,441(加敏化剂加敏化剂加敏化剂加敏化剂)4 45530003000RCARCA1001005005001000100030003000光致聚合物由单体材料，如丙烯酸、内烯腈、苯光致聚合物由单体材料，如丙烯酸、内烯腈、苯光致聚合物由单体材料，如丙烯酸、内烯腈、苯光致聚合物由单体材料，如丙烯酸、内烯腈、苯乙烯和光敏剂、交联剂等组分组成。光致聚合物乙烯和光敏剂、交联剂等组分组成。光致聚合物乙烯和光敏剂、交联剂等组分组成。光致聚合物乙烯和光敏剂、交联剂等组分组成。光致聚合物的灵敏度比光致抗蚀剂和光致变色材料的高，分的灵敏度比光致抗蚀剂和光致变色材料的高，分的灵敏度比光致抗蚀剂和光致变色材料的高，分的灵敏度比光致抗蚀剂和光致变色材料的高，分辨率可达到辨率可达到辨率可达到辨率可达到3000cy/mm3000cy/mm。其优点是干显影和快。其优点是干显影和快。其优点是干显影和快。其优点是干显影和快速处理，可以得到高分辨率的全息图。当曝光充速处理，可以得到高分辨率的全息图。当曝光充速处理，可以得到高分辨率的全息图。当曝光充速处理，可以得到高分辨率的全息图。当曝光充足时，可长期保存。足时，可长期保存。足时，可长期保存。足时，可长期保存。7 7光折变材料光折变材料 光折变材料是能吸收外来光而产生材料内载流子的迁移，由此形成一光折变材料是能吸收外来光而产生材料内载流子的迁移，由此