含螺噁嗪的PMMA-SiO2杂化膜双波长偏振全息记录研究

基于偏振全息技术的信息存储由于潜在的高密度特性而备受关注。光致变色螺噁嗪在紫外光激励下可转为两性部花青离子结构，分子取向极易受到偏振光场调控，是偏振全息存储的理想材料。利用本体溶胶-凝胶技术将螺噁嗪掺入高分子-二氧化硅杂化基质中，既可以制备出透明度高、表面均匀、热稳定性好的存储介质，又有望获得高衍射效率的全息光栅。本项目拟在现有工作基础上，研究螺噁嗪掺杂的PMMA-SiO2杂化膜光致变色特性和光致各向异性特性，在紫外光预激发下，根据激发态存储介质在可见光区的的宽吸收光谱特性，采用双波长（632.8nm和532nm）偏振全息存储和读出光路，实现存储介质同一点四幅全息图的记录和擦除，证明在单色存储介质上进行双波长复用图像光存储的可行性。分析光致变色杂化膜中形成多种干涉模式偏振全息光栅的微观机制，建立唯象模型，拟合实验结果，得出该系统的特性参数，为进一步研究高密度信息存储提供理理论支撑。

高密度、高衍射效率和快响应速度一直是光存储材料和技术发展的核心问题。偏振全息存储技术由于具有潜在的高密度和低串扰特性而得到了广泛关注。螺噁嗪作为螺吡喃及其衍生物中的杰出代表，因其具有良好的可逆性和热稳定性而成为目前光存储领域的热点材料之一。它的光致变色本质在于紫外光或近紫外光激励下的开环离子态布花青结构的转化和可见光或热弛豫下的闭环结构复原。本项目首先利用溶胶凝胶技术制备了均匀、透明的螺噁嗪掺杂氧化硅/聚合物杂化薄膜，对其光学性质进行了表征。而后，利用双能级模型研究了该杂化薄膜的光致变色动力学过程和热弛豫的实时演化规律。通过泵浦探测技术明确了螺噁嗪基杂化薄膜光致各向异性机制。利用旋转复用技术在单波长记录下、样品同一点记录了三幅全息图像。优化实验条件，在样品的同一点上获得了7幅单色全息图或6幅双色全息图。利用螺噁嗪基薄膜的快响应特性，实现了动态、可更新的多幅全息图像存储。对不同基质环境下的螺噁嗪基薄膜的光存储特性进行了比对分析，得到在杂化基质环境下的螺噁嗪分子，相比于传统的聚合物基质具有超快的光响应速度。采用蓝紫激光直写模式和蓝紫激光预激发下的红（绿）光写入模式，实现了波长依赖的螺噁嗪基薄膜的全息存储。系统研究了蓝紫光伴随下的不同偏振模式和不同夹角的绿光记录下的全息光栅生长动力学过程，并进行了理论拟合。研究结果为含螺噁嗪的有机无机杂化膜在波长和偏振依赖的高密度光存储领域的应用提供了依据。