首页 >
论文范文 >
自然科学论文 >
物理学论文 >
火山论文 >
基于数字全息存储研究偶氮光聚物/无机纳米多孔膜
0
给我们留言吧!
摘要：文中对如何进行载光聚物（PDR1）的无机纳米多孔膜（TiO2）的制作进行了阐述，对薄膜的数字全息特性进行探索，使目标图像通过计算机输出，经空间光调制器将数字信息转换为光学信息，让CCD或薄膜采集到此信息。利用金相显微镜观察薄膜表面并与CCD接收的信息相比较；分析薄膜衍射效率的影响因素。
加入收藏
近年来，随着计算机、CCD、CMOS、空间光调制器等光电器件的出现，全息技术得到了飞速发展［1-2］。信息时代的来临，数字化存储技术成为国家信息基础设施建设、国家创新能力提升、国防信息安全的重要组成部分。发展更加先进、可靠、高性能的存储技术和存储设备对信息资源数字化、网络化建设是十分必要的，而具有海量存储能力的激光全息存储系统是理想的发展方向之一［3-4］。推进全息存储发展的关键是找到合适的存储介质和制膜技术。从制作成本和存储效果看，光致聚合物是全息存储的理想介质。但光致聚合物薄膜存在皱缩的问题导致衍射效率受限，如何在增大薄膜存储容量的同时抑制光致褶皱现象更具有实际意义。
本文将偶氮光聚物作为存储介质，通过无机纳米多孔模板的空间限域特性减少皱缩现象，提升衍射效率，并且从光化学原理研究并解释了薄膜记录及再现机理，通过测量薄膜的全息动力学特性，分析无机纳米多孔模板的作用，利用马赫-曾德尔光路进行薄膜存储。通过金相显微镜观察薄膜存储的全息图信息并且分析影响衍射效率的因素。
1、制备高质量的光聚物薄膜
实验器材：TiO2，PDR1，三氯甲烷，玻片，称量纸，锡纸，电子天平，移液枪，磁力搅拌器。实验步骤：
1）称量药品。剪取称量纸（用于存放PDR1），对天平进行调平后，放纸清零，根据PDR1占溶液质量分数3％的配比［5］，称取8。9mgPDR1放入离心管中。
2）用移液枪量取250μL三氯甲烷与PDR1溶液混合，并用锡纸包装，避光存放。
3）滴涂法制备光致聚合物薄膜。取80μLPDR1溶液滴于玻璃衬底上；取80μLPDR1溶液滴于3层TiO2衬底上；将培养皿倒扣，并用遮光布遮光处理，静置24h［6］。
4）分别制作出2种样品膜：PDR1/玻璃衬底（图1）和PDR1/3层TiO2衬底（图2）。
图1PDR1/玻璃衬底
2、光聚物的存储及再现机理
实验中使用的存储介质光致变色性能良好，通过吸收短波长光能，促使偶氮分子产生反式→顺式异构化，产生吸光度和折射率的变化。入射的2束相干光发生干涉，导致照射到薄膜表面的光强周期性变化，由于光致变色效应，照射一段时间后薄膜的吸收系数和折射率均呈周期性改变，此时薄膜近似于透射光栅，再用参考光照射，由衍射原理读取光栅生长的动力学信息［7］。
3、薄膜的全息动力学特性
搭建全息动力学测试光路，使用蓝光激光源（λ＝473nm，P＝10mW）作为写入光；红光激光源（λ＝671nm，P＝0。5mW）作为读出光［8］，测试薄膜的全息动力学特性。由图3可知，以玻璃作为衬底的薄膜在500s内达到极值，以TiO2作为衬底的薄膜在800～1000s达到极值，此后检测到的光强随时间平缓减弱。从图3中还可以看出无机纳米（TiO2）模板可以有效增强衍射效率，因为多孔结构可以起到固定的作用，减少薄膜皱缩现象［9］。
图3薄膜全息动力学特性
4、研究薄膜的数字全息特性
4.1 搭建马赫-曾德尔光路
研究薄膜数字全息特性的光路图如图4所示。为得到干涉效果较好的条纹，应使2束光的光程相等，令BS1，BS2，M1和M2构成正方形，最终得到2束几乎平行但仍存在交角的干涉光。
图4马赫-曾德尔光路
在1个光臂中加入空间光调制器，使目标图像通过计算机输出，经空间光调制器将数字信息转换为光学信息，让CCD或薄膜采集到此信息。利用金相显微镜观察薄膜表面并与CCD接收的信息相比较。
4.2 薄膜与CCD接收全息图的效果对比
首先进行直条纹图像的存储。图5为利用CCD接收观察到的直条纹干涉图像，通过调整两相干光交角使条纹达到合适的宽度。
图5CCD对干涉直条纹的接收效果
图6为利用金相显微镜，在PDR1/玻璃衬底膜和PDR1/3层TiO2衬底膜表面所观察到的直条纹图像，可以看出PDR1/3层TiO2衬底膜上所形成的条纹图像更加清晰，更真实地复制了干涉光场的信息。接着加入空间光调制器，通过计算机输出图7样式的三角形图像，图8为利用CCD接收观察到的干涉图像。图9为在PDR1/玻璃衬底膜和PDR1/3层TiO2衬底膜表面所观察到的三角形图像。可以看出PDR1/玻璃衬底膜上的图像发生了较大形变，且有部分图像信息丢失，PDR1/3层TiO2衬底膜上的图像无明显形变，图像信息完整。由此可以看出无机纳米衬底（TiO2）可以有效增强衍射效率，使存储的图像质量更高。
图6金相显微镜观察到的直条纹图像；图7输入空间光调制器中的三角形图像；图8CCD对三角形图像的接收效果；图9薄膜中存储的三角形图像
5、影响薄膜衍射效率的因素分析
实验结果表明，负载光聚物的无机纳米多孔薄膜能够有效记录全息图，但其存储性能仍有提升空间，如薄膜均匀性的提升［10］。在金相显微镜下能够观察到滴涂法制备的薄膜边缘存在一定的不均匀，后期可通过增大滴涂面积得以改善。实验中需注意保证薄膜厚度，控制滴涂均匀性，减少薄膜中的杂质，调控光强及测试时间，优化薄膜存储条件，尽可能消除实验室外部环境对测试结果的影响，实现最佳的信息记录效果。
6、结束语
利用TiO2纳米多孔膜的空间限域效应改善光致聚合物薄膜的褶皱问题，制作出高质量的全息存储介质。通过光化学原理研究了光致聚合物薄膜存储机理，合理设计薄膜存储光路，通过TiO2模板与平层玻璃衬底负载的光致聚合物动力学曲线和实际图像存储效果对比，验证了TiO2模板可以有效提升全息存储效率，实现高密度信息记录。
参考文献：
[1]梁丹华,孙华燕.光学全息的现状与发展趋势[J].装备制造技术,2017(1):21-22.
[2]郑穆.光存储技术发展趋势[J].电子技术与软件工程,2018(4):188-189.
[3]马风成,刘红英.基于全息技术构建数字资源存储平台[J].科技信息,2009(1):509,544.
[4]佘鹏.全息光存储综述及发展状况[J].记录媒体技术,2005(2):12-17.
[5]张健.薄膜衍射元件关键技术研究[D].合肥:中国科学技术大学,2018:55-5
[6]高怡,杨洪亮,张福军,等.聚合物复合薄膜DR13/PMMA的制备及其光学特性[J].中国激光,2007,34(7):983-987.
[7]姜月顺,李铁津.光化学[M].北京:化学工业出版社,2005:67-78.
[8]邓雪枫,陆子凤,张彦杰,等.甲基橙偶氮染料掺杂聚乙烯醇薄膜的光存储特性研究[J].光子学报,2002,31(12):1501-1504.
[9]董东.多孔二氧化硅薄膜的构建及性能研究[D].成都:电子科技大学,2011:1-3.
葛蕴秋,景玉丹,易贝,杨旭慧,严旭辉,亢丽红,付申成.偶氮光聚物/无机纳米多孔膜的数字全息存储研究[J].物理实验,2019(3):54-56.
分享：
本文利用中亚造山带中部地区的固定和流动台站资料,采用不同的速度模型进行接收函数CCP叠加获得了该区域D410和D660间断面的埋深和地幔转换带的厚度分布.研究结果显示,不同的速度模型观测到的地幔转换带起伏形态变化不大.中亚造山带中西部地区的D410和D660间断面起伏变化较小.
2020-07-11
含矿地质体体积法是基于成矿系列矿床模型、综合信息矿产定量预测的预测方法，方法是合理圈定含矿地质体边界，确定其面积、延深、相似系数等重要估算参数，计算出含矿地质体体积，再乘以含矿系数及相似系数。引用典型矿床深部及外围预测资源量作为模型区的资源总量，明显提高含矿系数的精度，使预测结果更加合理可靠。
2020-07-11
研究区构造环境属塔里木板块之上叠加的晚华力西裂谷建造环境。古陆块基底在陆块拉张过程中，下地壳及陆幔物质的上填和渗透是区内矿化物质上行迁移及沉淀的主要动力。中二叠世红柳河组中基性火山岩和次火山岩的再次活动，是汇聚期矿化物质上侵的又一次延续，仍具有明显的Au、Ag、As等元素富集现象。
2020-07-11
本文选取长白山天池火山[18]（图1）三期浮岩气孔（50000年前大喷发黄色浮岩、千年大喷发灰白色浮岩和1668年八卦庙期喷发黑色浮岩）为研究对象，通过复杂性科学和流体动力学来研究浮岩气孔局域化结构和火山喷发动力学之间的关系。探讨爆炸性浮岩气孔结构与火山通道内气泡生长的流体动力学之间的内在联系，这是本篇研究的重点。
2020-07-11
我国矿业的四大类型之一为火山型金属矿,占总资源产量的20%左右,在铀矿资源当中也占有及其重要的地位。由于含矿的主岩与产出的地质环境不同,所造成的矿化特征具有明显的差异,并且具有独特的成矿特征。我国矿产的地质勘查工作,开始于20世纪50年代的中期,作为矿山建设的工程的重要项目,提供出了第一批可利用的铀矿资源。
2020-07-11
火山游的兴起已经在过去一些年呈现出全球性趋势。在非洲，统计数据显示，从2015年到2017年，刚果（金）维龙加国家公园内的尼拉贡戈火山游客人数在两年内激增了92%。在美国，根据美国国家公园管理局的一份报告估计，自2008年以来夏威夷火山国家公园的游客人数增加了58%。
2020-07-09
火山灰和暴雨结合形成的泥石流能冲毁道路桥梁,淹没乡村和城市,若火山灰上升到平流层会随大气环流而污染环境,还能引发海啸等地质灾害。但是火山活动也能带来丰富的钾、磷等营养元素,还能形成硫磺矿等多种矿产,同时火山活动还可制造间歇泉、地下森林等自然奇观,促进旅游业的发展。
2020-07-09
自晚中生代以来由于太平洋板块西向俯冲，中国东北地区岩石圈经历过多期挤压和拉张的演化过程．在白垩纪之前，东北地区由于太平洋板块俯冲形成安第斯型边界，并受到燕山造山运动挤压形成抬升的高原，但在150～140Ma前，隆升的高原开始坍塌，逐渐形成由挤压变形到拉张变形的构造转换．
2020-07-09
古地应力场是一种具有确定时间、确定主应力方向、半定量的空间应力场(万天丰,1988),是区域地质构造研究中的重要内容。目前比较常见的古地应力重建方法根据其研究尺度可分为2类。一种是以断裂、褶皱和小构造等构造的迹线为研究对象,通过统计其构造走向和夹角来反演地应力的方位。
2020-07-09
阿拉善银根-额济纳盆地分属塔里木板块和华北板块,处在华北板块、哈萨克斯坦板块和塔里木板块的交接处(图1;刘春燕等,2006)。Zhao等等结合古地磁研究结果,认为西伯利亚板块、内蒙古褶皱带和华北板块的碰撞拼合过程结束于晚侏罗世;任收麦等(2002)等通过对苏红图火山岩的古地磁研究,提出在早白垩世,西伯利亚板块、内蒙古褶皱带和华北块体在动力学上已成为整体。
2020-07-09
人气：2808
人气：2712
人气：1683
人气：957
人气：813
我要评论
期刊名称：物理实验
期刊人气：1646
主管单位：中华人民共和国教育部
主办单位：东北师范大学
出版地方：吉林
专业分类：科学
国际刊号：1005-4642
国内刊号：22-1144/O4
邮发代号：12-44
创刊时间：1980年
发行周期：月刊
期刊开本：大16开
见刊时间：7-9个月
影响因子：0.735
影响因子：0.645
影响因子：1.369
影响因子：0.874
影响因子：0.385
学术期刊咨询、科普杂志阅读、专利申请方案、课题研究设计、专著挂名咨询、论文下载、文献查询、原创文章检测、SCI实验设计方案等多项服务。
服务热线
您的论文已提交，我们会尽快联系您，请耐心等待！
你的密码已发送到您的邮箱，请查看！
2020-02-24
1190
上传者：管理员
