熱固定技術(shù)利用熱定影將全息電子光柵的信息復(fù)制到離子光柵上,實(shí)現(xiàn)記錄信息的固定,它是解決光折變晶體中信息的長(zhǎng)壽命保存和無(wú)損讀出問題的一種有效方法.熱固定過程中,首先對(duì)已記錄信息的光折變晶體加熱,使晶體中對(duì)光不敏感的離子遷移,形成完全復(fù)制電子光柵結(jié)構(gòu)的離子光柵,完成向離子光柵轉(zhuǎn)存信息;清除光折變晶體中的電子光柵后,對(duì)光照不敏感的離子光柵是光折變晶體中唯一的信息載體,允許對(duì)其進(jìn)行反復(fù)讀出.
熱固定技術(shù)的基本機(jī)制可概括為:①高溫下的離子補(bǔ)償機(jī)理完成信息復(fù)制,即光折變晶體中的離子在高溫下快速運(yùn)動(dòng)并補(bǔ)償全息電子光柵的空間電荷場(chǎng),形成與電子光柵互補(bǔ)具有相同光柵周期的離子光柵;②離子光柵具有光照惰性和室溫穩(wěn)定性,即離子光柵對(duì)光照不敏感,以及具有室溫穩(wěn)定的特性,可實(shí)現(xiàn)信息的無(wú)損讀出和長(zhǎng)壽命保存.
在熱固定技術(shù)研究活躍期間,人們采用室溫記錄的后補(bǔ)償法和高溫同時(shí)補(bǔ)償記錄法兩種熱固定流程,針對(duì)單個(gè)全息圖熱固定的定影和顯影過程,以及全息光柵的壽命和熱固定效率等重要性能開展深入的理論和實(shí)驗(yàn)研究.重要的熱固定實(shí)驗(yàn)均在Fe:LiNbO3晶體中完成.此外,也有在光折變BSO、KNbO3、SBN:75、PBN等晶體材料中進(jìn)行熱固定實(shí)驗(yàn)研究的報(bào)道.
在熱定影方面,1994年以前的實(shí)驗(yàn)研究工作主要集中在晶體中全息光柵的熱定影方面,其中Arizmendi對(duì)熱定影過程的研究具有重要意義.他將LiNbO3晶體加熱到50~165℃,進(jìn)行熱固定實(shí)驗(yàn)研究,證實(shí)在高溫加熱過程中介子會(huì)快速運(yùn)動(dòng)以補(bǔ)償電子光柵并形成質(zhì)子光柵.至此,人們認(rèn)同了在溫度高于70~80℃的晶體中,離子電導(dǎo)率大大超過電子的暗光電導(dǎo)率,是實(shí)現(xiàn)熱定影過程的根本依據(jù).
在光照顯影方面,1996年Carrascosa和Yariv分別對(duì)顯影過程進(jìn)行理論分析,隨后人們開始優(yōu)化顯影過程,以及固定后全息圖特性的實(shí)驗(yàn)研究.Breer利用高強(qiáng)度激光脈沖進(jìn)行優(yōu)化顯影實(shí)驗(yàn),發(fā)現(xiàn)高強(qiáng)度脈沖顯影比連續(xù)光顯影效率高出2倍.Rakuljic研究了高衍射效率和長(zhǎng)壽命光柵的熱固定技術(shù),指出在實(shí)現(xiàn)全息光柵的高熱固定效率與長(zhǎng)壽命之間存在矛盾,兩者不能同時(shí)達(dá)到最佳值.Arizmendi有關(guān)固定后全息光柵穩(wěn)定性的實(shí)驗(yàn)研究表明,熱固定后全息光柵仍具有光擦除和暗衰減特性:暗衰減呈雙指數(shù)型變化,其中只有慢變化部分代表固定后質(zhì)子光柵的衰減;強(qiáng)光照射下的衰減是單指數(shù)型,真正代表質(zhì)子光柵的衰減,固定后光柵在光照下的衰減強(qiáng)烈依賴于光柵間距.實(shí)驗(yàn)測(cè)得全息離子光柵在室溫下的壽命為3.7年.劉波等針對(duì)鈮酸鋰晶體進(jìn)行了實(shí)時(shí)、局域熱固定研究.
此外,針對(duì)高密度多重全息圖的復(fù)用記錄,發(fā)展了增量熱固定和分批熱固定方法,在鈮酸鋰晶體中實(shí)施了非易失性高密度全息數(shù)據(jù)存儲(chǔ)熱固定.
