熱固定技術利用熱定影將全息電子光柵的信息復制到離子光柵上,實現記錄信息的固定,它是解決光折變晶體中信息的長壽命保存和無損讀出問題的一種有效方法.熱固定過程中,首先對已記錄信息的光折變晶體加熱,使晶體中對光不敏感的離子遷移,形成完全復制電子光柵結構的離子光柵,完成向離子光柵轉存信息;清除光折變晶體中的電子光柵后,對光照不敏感的離子光柵是光折變晶體中唯一的信息載體,允許對其進行反復讀出.
熱固定技術的基本機制可概括為:①高溫下的離子補償機理完成信息復制,即光折變晶體中的離子在高溫下快速運動并補償全息電子光柵的空間電荷場,形成與電子光柵互補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,即離子光柵對光照不敏感,以及具有室溫穩(wěn)定的特性,可實現信息的無損讀出和長壽命保存.
在熱固定技術研究活躍期間,人們采用室溫記錄的后補償法和高溫同時補償記錄法兩種熱固定流程,針對單個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驗研究.重要的熱固定實驗均在Fe:LiNbO3晶體中完成.此外,也有在光折變BSO、KNbO3、SBN:75、PBN等晶體材料中進行熱固定實驗研究的報道.
在熱定影方面,1994年以前的實驗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℃,進行熱固定實驗研究,證實在高溫加熱過程中介子會快速運動以補償電子光柵并形成質子光柵.至此,人們認同了在溫度高于70~80℃的晶體中,離子電導率大大超過電子的暗光電導率,是實現熱定影過程的根本依據.
在光照顯影方面,1996年Carrascosa和Yariv分別對顯影過程進行理論分析,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驗研究.Breer利用高強度激光脈沖進行優(yōu)化顯影實驗,發(fā)現高強度脈沖顯影比連續(xù)光顯影效率高出2倍.Rakuljic研究了高衍射效率和長壽命光柵的熱固定技術,指出在實現全息光柵的高熱固定效率與長壽命之間存在矛盾,兩者不能同時達到最佳值.Arizmendi有關固定后全息光柵穩(wěn)定性的實驗研究表明,熱固定后全息光柵仍具有光擦除和暗衰減特性:暗衰減呈雙指數型變化,其中只有慢變化部分代表固定后質子光柵的衰減;強光照射下的衰減是單指數型,真正代表質子光柵的衰減,固定后光柵在光照下的衰減強烈依賴于光柵間距.實驗測得全息離子光柵在室溫下的壽命為3.7年.劉波等針對鈮酸鋰晶體進行了實時、局域熱固定研究.
此外,針對高密度多重全息圖的復用記錄,發(fā)展了增量熱固定和分批熱固定方法,在鈮酸鋰晶體中實施了非易失性高密度全息數據存儲熱固定.
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