第六章光磁信息材料wj.ppt

第六章 光、磁信息材料 一、光信息（存储）材料 光信息存储技术是在激光光源出现以后开始发展起来的．具有信息存储密度高(比磁盘高几百倍)，易于快速随机存取，能存储图像与数字两种信息等优点。 光信息存储技术有全息存储和逐点存储两种类型。全息存储（全息材料）是利用全息照相原理将信息存储在记录介质中，读出时通过光电探测器将光信号再转变成电信号输出。 逐点存储（光盘材料）是通过受信号调制的激光束与记录介质相互作用时产生的状态变化(如熔化、相变)逐点记录信号，读取时再用激光束投射到记录介质表面，从反射光的强度变化中读出信息。 1、全息材料 全息照相术与普通照相术完全不同。普通照相是利用透镜成像原理，感光胶片上记录被摄物体表面光强分布的平面像，只能从一定角度，一个侧面反映被摄物体。 全息成像过程则是利用光的干涉和衍射现象，在照相干板或胶片上以干涉条纹形式把图像记录下来，然后光照射这种干板，就能以立体形式再现物体的原来图像。由于它记录了物体的全部信息(振幅和相位)，所以称为全息照相术(Holograph) 。 全息照相术原理 基本原理 从点光源发出的相干激光束A与从另一方向射来的激光束B在照相干板上叠加而产生干涉，形成干涉条纹。如果将这种干板显影，则可变成一种衍射光栅，即全息照片。如果将全息照片置于原来的位置、并在与记录干涉条纹时参考光照射的方向相同的方向上用相干光照射，则此照射光在显影了的干板(衍射光栅)上被衍射。 整个衍射光就像从原来点光源所在位置传播过来的方向上被衍射。如果用相干光照射物体，光在与原物体存在时相同的方向上被衍射。换言之，在物体原来所在的位置上将再现出它的像。 全息图的分类 全息图分类的依据为：记录全息图所采用的几何配置的方式；强加在照明光波上的调制的类型；记录材料的厚度和成像的方法。 所有全息图可被记录成厚全息图或薄全息图：薄全息图亦称平曲全息图，它的记录介质的厚度比所记录的条纹间隔要小；厚全息图亦称体积全息图，其记录介质的厚度等于或大于所记录的条纹间隔。通常用参量Q来区分体积全息图和平面全息图： 把Q10的看作体积全息图，其它为平面全息图。全息图可根据再现照明波的衍射机理进行分类。在振幅型全息图中、干涉图记录到的是记录介质发生的密度变化，而当再现时，照明光波的振幅就被进行了相应的调制；而在位相型全息图中，被加在再现照明波上的是相位调制。 全息材料的特征值 曝光量H 表示在全息材料表面上单位面积所接受的光能多少，它等于光强度与曝光时间的乘积: 折射效率η 等于总的有效成像光强度Φ衍射与用来照明全息图的总光强度Φ入射之此 灵敏度和光谱灵敏度 指全息材料在接受光的作用后其反应的灵敏程度。 每种全息材料都有波长的红限，波长大于红限的光不能与材料起光化学反应；另外每种全息材料都有它自己的吸收带，在吸收带内的波长才能起光化学作用，这就是光谱灵敏度。 分辨率 指它所能记录的光强空间调制的最小周期。分辨率并不完全取决于全息材料本身，还与全息图种类、记录夹角等因素有关。 全息材料的种类 卤化银乳胶 卤化银乳胶是将颗粒很细的(0.1-2μm)卤化银混合弥散在明胶中，再加一定的敏化剂制成。常见的银盐干板是由乳胶层、底层、玻璃板和防光晕层组成。卤化银乳胶材料的最大优点是灵敏度比其他材料高，并可成为全色。它的光谱灵敏度在蓝光的紫外光谱区域、常在乳剂表面吸附一层对长波光谱区有吸收的染料，使卤化银乳剂的感光灵敏度扩展到长波区域。卤化银乳胶的缺点是分辨率不高，噪声大和容易引起光散射。 重铬酸盐明胶 将明胶溶液加入少量的重铬酸盐溶液配制而成，是一种重要的全息材料．重铬酸盐明胶的光化学过程为，溶解在明胶中的重铬酸盐是感光敏化剂，当曝光时，由于光的吸收作用，使Cr6+变为（铬ge）Cr3+，而Cr3+与明胶分子反应引起交联使明胶硬化。接着在水中洗掉未曝光的重铬酸盐部分，在异丙醇中快速脱水干燥，使曝光部分的折射率提高，成为高衍射效率的位相全息图。 优点是分辨率高和衍射效率高。缺点是感光度低，而且灵敏波长在蓝光部分。 光导热塑料 是一种浮雕型位相全息记录材料。这种材料是在玻璃片基上镀上透明的导电腆，再在上面涂覆厚度为2-3μm的光电导体和厚度约为1μm的热塑性塑料而构成的。 光致抗蚀剂 用于制造集成电路或超大规模集成电路的材料。把光致抗蚀剂以几微米的厚度涂布在玻璃支持体上制成干板，曝光之后显影，没有曝光部分的抗蚀剂就被溶解掉产生浮雕像。光致抗蚀剂分为负性和正性光致抗蚀剂两种。负性抗蚀剂是指那些光交联型光敏树脂，它在曝光部分吸收光，