【摘要】：21世紀是一個大數(shù)據(jù),信息化的時代,爆炸的信息存儲與傳播量對人類社會提出新的挑戰(zhàn)�？v觀全球,每天有大量的數(shù)據(jù)以文檔、報紙、圖片、音頻、視頻等形式產(chǎn)生,尤其移動互聯(lián)網(wǎng)的高速發(fā)展推動了信息的產(chǎn)生與傳播。目前,通過縮小記錄元素以提高存儲容量的方法能有效地將信息以磁存儲,光學(xué)存儲和半導(dǎo)體固態(tài)存儲的形式保存。然而,所有這些二維的存儲方法的存儲容量已經(jīng)接近其物理極限。多維存儲技術(shù)能將存儲容量提高多個數(shù)量級,是存儲技術(shù)發(fā)展的必然方向。由于光與物質(zhì)相互作用過程中有許多的物理化學(xué)變化可用于多維信息記錄,多維光存儲在近些年引起人們廣泛的關(guān)注。飛秒激光具有超短的脈沖寬度和極高的脈沖峰值功率,聚焦后與材料相互作用時會發(fā)生多光子電離、隧道電離和雪崩電離等非線性過程,從而實現(xiàn)對特定材料空間選擇性的微結(jié)構(gòu)改性,在近些年不斷深入的研究中,飛秒激光已經(jīng)成為一個三維修飾材料物理性能的重要工具。本文利用飛秒激光在不同材料中誘導(dǎo)的多種功能微結(jié)構(gòu),對其進行表征和原理的探討,并探索了不同的微結(jié)構(gòu)在光存儲領(lǐng)域的潛在應(yīng)用。具體如下:(1)采用高溫熔融法制備了Cr~(3+)離子摻雜的鋁硅酸鹽玻璃,在高重頻飛秒激光輻照后,成功實現(xiàn)了ZnAl_2O_4納米晶的析出。此外,玻璃中的Cr~(3+)嵌入所誘導(dǎo)的晶體中,在輻照區(qū)域觀測到了Cr~(3+)的寬帶發(fā)光,分析了其用于三維光存儲的可能性;(2)利用不同頻率的飛秒激光輻照ZnO-TeO_2-P_2O_5體系玻璃,實現(xiàn)了玻璃內(nèi)部從團簇到納米顆粒的可控析出,利用拉曼成像表征了團簇與納米顆粒在所誘導(dǎo)微結(jié)構(gòu)中的不同分布,探討了其形成的機理,基于團簇的近紅外發(fā)光,進一步演示了其在三維光存儲的可行性。(3)利用1 kHz飛秒激光輻照摻銀磷酸鹽玻璃,基于銀離子的價態(tài)和熒光變化,驗證了該方法可以實現(xiàn)單脈沖超快光存儲。進一步探究了記錄的層間串?dāng)_、體密度和信息的熱穩(wěn)定性,并從理論上計算了所存儲信息的壽命;利用得出的結(jié)論,我們演示了其在三維存儲的應(yīng)用,并獲得了很高的信噪比。(4)利用靜電紡絲技術(shù)制備了取向金納米棒摻雜的PVA纖維膜,探索了不同長徑比的納米棒在偏振激光作用后信號讀取的相關(guān)系數(shù)。嘗試了多層的存儲讀取,為進一步發(fā)展基于取向金納米棒的多維光存儲奠定基礎(chǔ)。
【圖文】：

華南理工大學(xué)碩士學(xué)位論文納秒和皮秒加工必然出現(xiàn)的熱效應(yīng)，，能進行超精細結(jié)構(gòu)修飾。又因為激光光子密度極大，理論分析表明激光焦點處產(chǎn)生的巨大場強(1010V/cm)已經(jīng)自身的庫倉場強，所以即便透明介質(zhì)材料對激光波長沒有本征吸收，也會離、隧道電離等吸收光子使電子吸收能量躍遷并進一步引發(fā)電子雪崩，進線性過程來對材料實行特定區(qū)域的改性。

飛秒激光束能量的空間強度分布呈高斯分布的，這引起激光入向有所變化。當(dāng)材料非線性系數(shù)是正值時，激光束中心強度最輸速度最慢，相反的激光束外圍區(qū)域強度較低，折射率較小，普通光通過凸透鏡聚焦時類似，由于是飛秒激光自身性質(zhì)引起材料的非線性折射率為負值時，就如同光通過凹透鏡相似而現(xiàn)象。位調(diào)制調(diào)制指的是飛秒激光在介質(zhì)中的波長隨單脈沖前后時間不同而示，超強超短飛秒激光單個脈沖的峰尖和峰尖前后在介質(zhì)內(nèi)速尺度內(nèi)會引起相位頻率改變，脈沖的前沿頻率減小波長變長，大波長變短，造成脈沖頻譜展寬。在一些介質(zhì)中，可以觀察到白光。
【學(xué)位授予單位】：華南理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TN249;TB303

【參考文獻】

相關(guān)期刊論文 前1條

1 邱建榮,錢國棟,Kazuyuki Hirao;飛秒激光空間選擇性誘導(dǎo)玻璃微結(jié)構(gòu)及應(yīng)用[J];材料研究學(xué)報;2003年01期

本文編號：2607208