采用復(fù)用技術(shù)的體全息器件設(shè)計須解決涉及衍射效率的兩個問題:一是為了充分利用材料的潛力,應(yīng)該使所復(fù)用的全息圖達(dá)到最大的衍射效率,或者說對于給定的衍射效率使復(fù)用全息圖的數(shù)目最大;二是使重構(gòu)的每個全息圖的衍射效率均相等.對于空間復(fù)用的平面全息圖陣列,值得關(guān)心的只是單個全息圖的衍射效率,因此只需保證記錄每個全息圖的條件相同即可.對于共同體積復(fù)用,特別是對于全息圖部分重疊的混合復(fù)用,由于全息圖的之間用不同的方式互相影響,情況變得較為復(fù)雜.為了獲得等衍射效率,通常需要適當(dāng)?shù)钠毓獠呗?即曝光補(bǔ)償機(jī)制或曝光時序.
本節(jié)先討論共同體積復(fù)用的曝光補(bǔ)償機(jī)制,然后討論部分重疊的情形,并且都針對光折變晶體和光致聚合物這兩大主流材料進(jìn)行討論.
① 共同體積復(fù)用
在共同體積內(nèi)不論采用何種復(fù)用方式,有一個基本點(diǎn),即認(rèn)為全息圖是非相干地疊加在同一體積中,相互之間沒有耦合.后續(xù)全息圖的寫入光束不會讀出先前已經(jīng)寫入的全息圖,因此后續(xù)的寫入過程對已經(jīng)存在的全息圖而言是一種非相干的均勻曝光.至于這種均勻曝光對已存在的全息圖有何影響,則取決于不同記錄介質(zhì)的全息記錄和讀出機(jī)理.因此,曝光補(bǔ)償機(jī)制依記錄介質(zhì)而異,與共同體積復(fù)用的方法沒有直接關(guān)系.
1. 光折變晶體
光折變效應(yīng)是一種可逆效應(yīng),空間調(diào)制的寫入光可以產(chǎn)生折射率光柵,則同波長的均勻光可以使已有的光柵逐漸平滑甚至消失,機(jī)油擦除效應(yīng).因此,如果使用相同曝光時間和相同的光強(qiáng)分別記錄所有全息圖,那么閑記錄的全息圖的衍射效率低于后續(xù)記錄的全息圖的衍射效率,即在所記錄的各全息圖之間,衍射效率明顯不均勻.為了獲得具有均勻衍射效率的光折變?nèi)D,目前已發(fā)展了兩種曝光方案:順序曝光和增量曝光.這兩種曝光方案都基于寫入和擦除過程中,折射率調(diào)制幅度隨時間變化的指數(shù)特性.
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