角度复用光学信息存储的实验研究 zjw

毕业设计（论文）二〇一五年六月十九日题目角度复用的光学信息存储的实验研究系（院）光电工程系专业光信息科学与技术班级2011级1班学生姓名周静玮学号1014080146指导教师冯伟伟职称副教授滨州学院本科毕业设计（论文）毕业设计（论文）使用授权声明本人完全了解滨州学院关于收集、保独创声明本人郑重声明：所呈交的毕业设计(论文)，是本人在指导老师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果，成果不存在知识产权争议。尽我所知，除文中已经注明引用的内容外，本设计（论文）不含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体均已在文中以明确方式标明。本声明的法律后果由本人承担。作者签名:二〇一五年六月十九日毕业设计（论文）使用授权声明本人完全了解滨州学院关于收集、保存、使用毕业设计（论文）的规定。本人愿意按照学校要求提交学位论文的印刷本和电子版，同意学校保存学位论文的印刷本和电子版，或采用影印、数字化或其它复制手段保存设计（论文）；同意学校在不以营利为目的的前提下，建立目录检索与阅览服务系统，公布设计（论文）的部分或全部内容，允许他人依法合理使用。（保密论文在解密后遵守此规定）作者签名:二〇一五年六月十九日滨州学院本科毕业设计（论文）I角度复用的光学信息存储的实验研究摘要通过全息存储的方法在记录介质中存储信息，因为其在存储容量和传输数据速率等方面具有特殊的优势，而成为信息存储技术的热门领域。本论文主要研究的是角度复用体全息存储的基本原理和方法。通过对面入射（即90入射）全息记录光路的学习，来完成角度复用光学信息存储实验光路的搭建与调试。实现动态光栅在光折变晶体中的建立。设计实验应用空间光调制器作为组页器，利用CCD进行光学信息的采纳，采用计算机来控制整个实验过程，完成光折变晶体中的全息存储和读出。最后实验部分依次记录多幅全息图后，观察显示器上的图像信息与记录图，对比携带信息是否完整。关键词：全息存储；角度复用；临面入射；光折变晶体滨州学院本科毕业设计（论文）IIExperimentalstudyofAnglemultiplexingofopticalinformationstorageAbstractInthethree-dimensionalmaterialsthroughtheholographicstoragemethodtorecordandstoreinformation,duetothelargestoragecapacity,highdatatransmissionrateandparallelcontentaddressableadvantagesandbecomepopularinthefieldofinformationstorage.Thisthesismainlystudiesthebasicprincipleandmethodoftheanglemultiplexedvolumeholographicstorage..Theopticalpathoftheopticalinformationstorageexperimentisbuiltanddebuggedbyusingthelearningoftheincident(i.e.,theincident)holographicrecordingopticalpath..Realizationofdynamicgratinginphotorefractivecrystal.Understandingtheadvantagesofholographicstorageandthecharacteristicsoflargestorage.Designexperimentwithspatiallightmodulatorasagroupofpagesis,usingaCCDopticalinformationcollection,usingcomputertocontroltheentireexperimentalprocess,realizetheholographicstorageinphotorefractivecrystalsandreadout.Afterthelastpartoftheexperiment,theimageinformationandtherecordchartoftheimagearerecorded,thecomparisonoftheinformationiscomplete.Keywords:Holographicstorage；Anglereuse；Impendingincident；Photorefractivecrystal滨州学院本科毕业设计（论文）i目录引言··································································································1第一章全息理论基础··························21.1全息术的背景及发展史··········································································21.2全息的分类·························································································31.2.1平面全息图和体积全息图····································································31.3全息光学原件记录材料··········································································61.3.1全息记录介质····················································································61.3.2光折变晶体·······················································································6第二章角度复用全息存储的基本原理···················82.1光学全息术的原理················································································82.2角度复用全息存储原理·········································································102.2.1全息记录与再现················································································102.2.2光折变晶体中全息光栅写入的过程·······················································112.2.3体全息光栅的衍射效率与角度选择性····················································11第三章角度复用光学信息存储的实验研究················143.1角度复用全息光路的的搭建与调试··························································143.2光折变晶体光栅写入过程······································································153.3角度复用体全息存储的实验现象及结果分析·············································16结论································18参考文献······························19致谢································20滨州学院本科毕业设计（论文）ii滨州学院本科毕业设计（论文）1引言随着科学技术的飞速发展，有关信息的存储、传输和处理等方面的技术都被赋予了更高的要求标准。随着存储技术的不断进步，存储器的容量和传输速率等功能也被要求不断提高来满足大容量信息存储和传输的需求，纸张、磁体等传统的信息存储媒介已完全不能满足需要。当前的热门趋势是全球信息数字化革命，即对声音、图像等信息的处理和通信的需求。互联网系统在全球范围被使用，医疗、教育等产业的发展都在很大程度上与计算机工业相结合。医学影像、数字化图书馆等项目的大量投入使用形成了庞大的产品需求市场。信息存储各个领域的研究与发展也被大大推进。光存储技术自然而然地诞生，并迅速发展成为信息存储技术中的中流砥柱。。信息存储的主流发展是对大存储容量的不懈追求，光信息存储技术因在这方面远远领先于其他存储技术而备受人们推崇，成为信息存储技术行业的中流砥柱。但是光信息存储技术也有其自身发展的局限性，应用最广的光盘存储，在存储密度和数据读取时间等技术方面已很难再有更进一步的技术发展，因而存储容量也就无法再被扩展。而体全息存储作为新生的存储技术，由于采用了复用技术和激光束控制电子进行读写，很好解决了上述的两个问题。从而大幅度提升了存储量。在许多技术领域有着广阔的应用前景。早在全息技术刚诞生的阶段，信息的全息存储就受到了相当大的关注。以60年代光折变效应被科学家们发现作为契机，进入80年代后人们对光学计算机的研究热情空前高涨，相应地全息存储也受到了极大关注。经过近20年来的持续研究，全息存储的技术发展已经相当成熟，在一系列科教文化等领域都有着很好的应用。滨州学院本科毕业设计（论文）2第一章全息理论基础全息术从诞生到发展至今已经有半个世纪左右，已经有了众多科研成果。在这章主要介绍全息的发展和应用情况，有助我们在进行角度复用光学信息存储实验之前先对全息术有初步的了解，熟悉实验中需要用到的原理和实验记录介质的特性。1.1全息术的背景及发展史全息术最初是由英国科学家丹尼斯盖伯提出来的。1948年，丹尼斯盖伯（D.Gaber）博士为了降低电子显微镜的像差，提高和改进图像的分辨率，采用很短波长的电磁谱线（例如X射线）在胶片上存储下被测物体的图像，然后再用长波长的电磁谱线使其再现。这就是全息术的发明过程。同年他使用水银灯代替X射线，获得了第一张全息图及其再现像。全息术的发明让他在1971年获得了诺贝尔奖。图1.1原始全息图记录原理全息术的发展可以分为三个阶段：第一阶段，即从盖伯发明全息术至1960年激光器发明前，特点是以水银作为记录光源，采用照相底片来记录图像。由于没有相干光源，全息图的再现图像质量非常差。1960年，激光器的问世对全息术的发展起到了极大的推动作用，由此开始进入全息术的第二阶段。Denisyuk和Leith及Upatnieks使用激光器代替水银灯作为相干光源，仿照之前盖伯的方法制作出了记录物体全部三维信息的全息图。在这个时期，主要表现为三个特征：①使用激光器代替水银灯作为记录光源：②改进了盖伯的共轴记录方式，采用离轴的记录方式，使用不同衍射级的图像分离开，在系统中采用空间匹配滤波器消除杂散光，这些改进对全息存储的后续的实用性发展有着极大的推进作用；且还奠定了应用通讯理论解决全息光学问题的基滨州学院本科毕业设计（论文）3础。从1970年开始，全息术的研究开始进入第三阶段，也就是全息术技术发展的高峰时期，全息术的研究领域越来越广。典型例子就是激光记录白光再现的全息术和计算全息术的研究与开发。机载全息扫描装置的实际应用等。这