一种获得稳定高效荧光全息光栅的方法及系统技术方案

一种获得稳定高效荧光全息光栅的方法及系统涉及光学信息存储技术领域，解决了现有技术中双光子辐照螺噁嗪/PMMA薄膜系统复杂和获得的全息光栅稳定性低和衍射效率低的问题。该方法包括：步骤一、搭建全息光路；步骤二、改变蓝紫激光的偏振类型；步骤三、改变蓝紫激光功率和步骤四、计算全息条纹对比度。该系统的全息光栅通过蓝紫激光器出射的蓝紫激光辐照螺噁嗪/PMMA薄膜获得。本发明专利技术基于蓝紫激光，搭建单色蓝紫光的光路以实现全息信息存储，与利用两种不同的可见激光光源的全息记录相比，它不仅简化了光学系统、使操作简便，而且能够获得稳定的高衍射效率的荧光全息光栅。应用在集成光电器件领域的存储和显示方面。

【技术实现步骤摘要】
一种获得稳定高效荧光全息光栅的方法及系统
本专利技术涉及光学信息存储
，特别涉及一种获得稳定高效荧光全息光栅的方法及系统。
技术介绍
当前信息技术追求的是稳定、可集成的高性能光电子器件。有机光致变色材料不仅具有成本低、柔韧性好、可大面积成膜等优点，还具有特别的吸收系数、折射率和介电常数等优势，因而备受关注。除此之外，有机光致变色材料能够实现信息传输、显示和存储，这为它们在集成光子学中的应用提供了可能性。螺噁嗪(SO)作为可靠的有机光致变色材料，表现出极佳的环境稳定性和抗疲劳性，尤其是与传统的光致变色材料螺吡喃相比，光响应速度方面具有较高的性能，这为其在全息光存储方面的应用提供了有利的条件。通常在紫外线或近紫外光照射下，无色的螺环结构的螺噁嗪分子发生键裂解反应，可以变成有色开环的布花青(MC)分子。与此同时，有色的MC分子可以通过可见光照射或热弛豫作用下又恢复到原有的颜色和结构。这种颜色可逆性使光致变色薄膜具有广阔的应用空间，能够应用到光学开关、全息存储等领域。特别是螺噁嗪分子在聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)中可以形成布花青聚集体，产生稳定的荧光发射，可以应用于荧光检测和先进显示器件中。近年来，基于螺噁嗪/PMMA薄膜的全息记录均为双光子偏振全息记录，即利用两种不同的可见激光光源实现。双光子偏振全息记录的光学系统应用的光学元件多，光路复杂。同时，双光子辐照螺噁嗪/PMMA薄膜得到的荧光全息光栅稳定性与光栅衍射效率均较低。
技术实现思路
为了解决现有技术中双光子辐照螺噁嗪/PMMA薄膜得到的荧光全息光栅稳定性较低和衍射效率较低的问题，本专利技术提供了一种获得稳定高效荧光全息光栅方法，该方法采用单色光引导螺噁嗪-布花青系统发生转化反应，采用的光学系统结构简单，同时能获得稳定高效的荧光全息光栅。本专利技术为解决技术问题所采用的技术方案如下：一种获得稳定高效荧光全息光栅的方法，包括如下步骤：步骤一、搭建全息光路，将螺噁嗪/PMMA薄膜放置在全息光路中；在全息光路中，一束红色激光与两束蓝紫激光入射到螺噁嗪/PMMA薄膜上的同一点；两束蓝紫激光的夹角小于30°，在螺噁嗪/PMMA薄膜内形成全息光栅；红色激光垂直入射，光检测装置检测红色激光的一级衍射光光强并传输至计算机中进行存储、处理与显示；步骤二、调节红色激光的功率≤0.5mW，分别改变两束蓝紫激光的偏振类型，检测红色激光的一级衍射光光强并对比一级衍射光的衍射效率；步骤三、调节红色激光的功率≤0.5mW，调节两束蓝紫激光的偏振类型为步骤二所述衍射效率的最高值所对应的偏振类型；改变蓝紫激光的功率，分别在一级衍射光的衍射效率出现第二个峰值时停止照射，分别得到荧光全息光栅；步骤四、计算并对比步骤三所述荧光全息光栅的条纹对比度，条纹对比度最高值所对应的荧光全息光栅为获得的稳定高效荧光全息光栅。一种获得稳定高效荧光全息光栅的系统，包括：蓝紫激光器、快门、第一反射镜、分光镜、第一偏振调节器、薄膜支架、第二反射镜、第二偏振调节器、红色激光器、光检测装置和计算机；蓝紫激光器出射蓝紫激光，蓝紫激光依次经快门、第一反射镜反射和分光镜分成两束，其中一束蓝紫激光经第一偏振调节器调整偏振类型后照射到螺噁嗪/PMMA薄膜上，另一束蓝紫激光经第二反射镜反射和第二偏振调节器调整偏振类型后照射到螺噁嗪/PMMA薄膜上，两束蓝紫激光的夹角小于30°；红色激光器出射红色激光，红色激光垂直入射到螺噁嗪/PMMA薄膜上；两束蓝紫激光与红色激光在薄膜支架上方相交，红色激光经螺噁嗪/PMMA薄膜发生衍射，光检测装置检测红色激光的一级衍射光光强并将光强信息传输至计算机。采用一种获得稳定高效荧光全息光栅的方法获得的一种稳定高效荧光全息光栅。本专利技术的有益效果是：本专利技术基于可见光和紫外光的交叉点的蓝紫激光，加速螺噁嗪和布花青分子之间的相互转化，搭建单色的蓝紫光作为泵浦光源的光路以实现全息信息存储，与利用两种不同的可见激光光源的全息记录相比，它不仅可以解决光学系统复杂的问题、简化光学系统、使操作简便，而且能够获得稳定高衍射效率的荧光全息光栅，同时也为潜在的分子器件的功能整合等方面提供了一种可操控的策略。附图说明图1为本专利技术一种获得稳定高效荧光全息光栅的系统光路图。图2为本专利技术一种获得稳定高效荧光全息光栅的方法流程图。图3为四种不同偏振类型的蓝紫激光辐照下随时间演化的衍射效率对比图。图4为各功率蓝紫激光辐照下衍射效率随时间变化的曲线。图5为各功率蓝紫激光对应的荧光全息光栅结构图。图6为蓝紫激光长时辐照下的衍射效率图。其中，1、蓝紫激光器，2、快门，3、第一反射镜，4、分光镜，5、第一偏振调节器，6、螺噁嗪/PMMA薄膜，7、第二反射镜，8、第二偏振调节器，9、红色激光器，10、光检测装置，11、计算机，12、第三反射镜，13、第四反射镜。具体实施方式下面结合附图和实施例对本专利技术做进一步详细说明。如图1所示，本专利技术的一种获得稳定高效荧光全息光栅的系统，主要包括：蓝紫激光器1、快门2、第一反射镜3、分光镜4、第一偏振调节器5、薄膜支架、第二反射镜7、第二偏振调节器8、红色激光器9、光检测装置10和计算机11，还可以包括第三反射镜12、第四反射镜13。螺噁嗪/PMMA薄膜6放置在薄膜支架上，蓝紫激光器1出射蓝紫激光，蓝紫激光依次经快门2(用于控制蓝紫激光通过的开关)、第一反射镜3反射和分光镜4分成两束后，其中的一束蓝紫激光经第一偏振调节器5调整偏振类型后照射到螺噁嗪/PMMA薄膜6上，另一束蓝紫激光经第二反射镜7反射和第二偏振调节器8调整偏振类型后照射到螺噁嗪/PMMA薄膜6上(通过调整第一偏振调节器5和第二偏振调节器8能够改变两束蓝紫激光的偏振类型)，两束蓝紫激光的夹角小于30°。红色激光器9出射红色激光，红色激光依次经第三反射镜12和第四反射镜13反射后垂直入射到螺噁嗪/PMMA薄膜6上，红色激光与两束蓝紫激光这三束入射光束入射到螺噁嗪/PMMA薄膜6的同一点上(即这三束入射光束在薄膜支架上方相交于一点)。光检测装置10位于螺噁嗪/PMMA薄膜6的另一侧(光检测装置10位于与红色激光经螺噁嗪/PMMA薄膜6的出射的那一侧)，光检测装置10连接计算机11。光检测装置10检测红色激光的一级衍射光(图1中的I1+和I1-为一级衍射光)，并将所检测的一级衍射光的光强信息传输至计算机11，计算机11对接收的光强信息进行存储、处理与显示(例如计算机11形成并显示一级衍射光的衍射效率随时间变化的曲线)。两束蓝紫激光照射到螺噁嗪/PMMA薄膜6，在螺噁嗪/PMMA薄膜6内形成全息光栅，即称蓝紫激光为荧光全息光栅的写入光或称蓝紫激光为泵浦光源。红色激光经过全息光栅发生衍射，即称红色激光为全息光栅的读出光或称红色激光为探测光。本系统中，蓝紫激光为所获得的全息光栅的写入光，所获得的全息光栅的写入仅使用蓝紫激光，单色光(仅蓝紫激光)引导螺噁嗪/PMMA薄膜6内部反应过程的实现，形成全息光栅。其中当红色激光器9出射的红色激光直接垂直于螺噁嗪/PMMA薄膜6入射时，系统不需要第三反射镜12和第四反射镜13。本专利技术一种获得稳定高效荧光全息光栅的方法，它是基于螺噁嗪/PMMA薄膜6实现的。螺噁嗪/PMMA薄膜6的制备过程为：按照重量比为1:5的比例称取本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种获得稳定高效荧光全息光栅的方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤一、搭建全息光路，将螺噁嗪/PMMA薄膜(6)放置在全息光路中；在全息光路中，一束红色激光与两束蓝紫激光入射到螺噁嗪/PMMA薄膜(6)上的同一点；两束蓝紫激光的夹角小于30°，在螺噁嗪/PMMA薄膜(6)内形成全息光栅；红色激光垂直入射，光检测装置(10)检测红色激光的一级衍射光光强并传输至计算机(11)中进行存储、处理与显示；步骤二、调节红色激光的功率≤0.5mW，分别改变两束蓝紫激光的偏振类型，检测红色激光的一级衍射光光强并对比一级衍射光的衍射效率；步骤三、调节红色激光的功率≤0.5mW，调节两束蓝紫激光的偏振类型为步骤二所述衍射效率的最高值所对应的偏振类型；改变蓝紫激光的功率，分别在一级衍射光的衍射效率出现第二个峰值时停止照射，分别得到荧光全息光栅；步骤四、计算并对比步骤三所述荧光全息光栅的条纹对比度，条纹对比度最高值所对应的荧光全息光栅为获得的稳定高效荧光全息光栅。

【技术特征摘要】
1.一种获得稳定高效荧光全息光栅的方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤一、搭建全息光路，将螺噁嗪/PMMA薄膜(6)放置在全息光路中；在全息光路中，一束红色激光与两束蓝紫激光入射到螺噁嗪/PMMA薄膜(6)上的同一点；两束蓝紫激光的夹角小于30°，在螺噁嗪/PMMA薄膜(6)内形成全息光栅；红色激光垂直入射，光检测装置(10)检测红色激光的一级衍射光光强并传输至计算机(11)中进行存储、处理与显示；步骤二、调节红色激光的功率≤0.5mW，分别改变两束蓝紫激光的偏振类型，检测红色激光的一级衍射光光强并对比一级衍射光的衍射效率；步骤三、调节红色激光的功率≤0.5mW，调节两束蓝紫激光的偏振类型为步骤二所述衍射效率的最高值所对应的偏振类型；改变蓝紫激光的功率，分别在一级衍射光的衍射效率出现第二个峰值时停止照射，分别得到荧光全息光栅；步骤四、计算并对比步骤三所述荧光全息光栅的条纹对比度，条纹对比度最高值所对应的荧光全息光栅为获得的稳定高效荧光全息光栅。2.如权利要求1所述的一种获得稳定高效荧光全息光栅方法，其特征在于，所述螺噁嗪/PMMA薄膜(6)制备过程为：按照重量比为1:5的比例称取螺噁嗪和纯度为98％的PMMA，并分别溶解于氯仿中，待充分混合均匀后将溶液滴在载玻片上；在室温下的暗室中溶剂自然蒸发，得到无色透明、厚度均一的螺噁嗪/PMMA薄膜(6)。3.如权利要求1所述的一种获得稳定高效荧光全息光栅方法，其特征在于，步骤二中，所述偏振类型分别选用双束平行线偏振干涉、双束正交线偏振干涉、双束正交圆偏振干涉和双束平行圆偏振干涉。4.如权利要求1所述的一种获得稳定高效荧光全息光栅方法，其特征在于，步骤三中，所述蓝紫激光的偏振类型选用双束平行线偏振干涉。5.如权利要求1所述的一种获得稳定高效荧光全息光栅方法，其特征在于，步骤四中，所述计算为利用激光共聚焦显微镜观测荧光全息光栅，并利用光强测...

【专利技术属性】
技术研发人员：付申成，吉瑞亚，张昕彤，刘益春，
申请(专利权)人：东北师范大学，
类型：发明
国别省市：吉林,22