细菌视紫红质薄膜全息存储应用研究

论文摘要

细菌视紫红质（Bacteriorhodopsin）又被称为菌紫质或者BR,是一种具有显著光致变色特性的高分子生物材料。因其所具有的优良光学性质,越来越多的人们致力于菌紫质的光信息存储研究工作。在众多光存储技术当中,全息光存储技术以其高存储密度和读写速度成为研究的热点。本文围绕着一种基因改性细菌视紫红质BR-D96N在光全息存储中的应用,完成了以下工作：1.研究了BR-D96N的光致变色特性：测量了BR-D96N的光致变色双态吸收光谱；利用克雷默斯一克朗尼（Kramers-Kronig）变换关系计算出伴随光致变色反应产生的折射率变化量光谱。2.在BR-D96N薄膜上进行了非共线全息图像存储实验。在同线偏振、同圆偏振、正交线偏振和正交圆偏振四种不同偏振光的条件下进行了全息图像存储实验,对所存储图像的对比度、信噪比和衍射效率进行了比较；并且就反射式记录与透射式记录、参考光再现与共轭光再现等不同情况的图像对比度、衍射效率和信噪比进行了比较。3.在BR-D96N薄膜上进行了共线全息图像存储实验。并就系统体积、稳定性和衍射效率等方面与传统的双光束干涉全息存储进行了比较。4.进行了BR-D96N全息图的非破坏性读出方面的研究：理论上计算了BR-D96N全息图的波长——衍射效率依赖关系；并测量了其在633nm和695nm处的衍射效率。5.进行了BR-D96N全息图衍射效率动力学测量实验,并进行了辅助紫光照射材料提高衍射效率的实验。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 目录
• 第一章 光致变色材料BR-D96N简介
• 1.1 光致变色材料——菌紫质
• 1.1.1 菌紫质的结构
• 1.1.2 菌紫质的光学性质
• 1.1.3 菌紫质的优缺点
• 1.2 光信息存储技术简介
• 1.2.1 光信息存储技术的优缺点
• 1.2.2 光信息存储技术的发展现状
• 1.2.3 全息存储简介
• 1.3 本论文的研究内容及意义
• 1.3.1 研究意义
• 1.3.2 研究内容
• 第二章 BR-D96N的光致变色特性
• 2.1 BR-D96N的双态吸收谱
• 2.2 BR-D96N的光致变色光谱动力学研究
• 2.2.1 BR-D96N光致变色动力学实验测量
• 2.2.2 吸收光谱理论拟合分析
• 2.2.3 M态和B态特征吸收动力学
• 2.3 光致折射率变化量光谱理论计算
• 2.3.1 介质复折射率的概念与物理意义
• 2.3.2 克雷默斯—克朗尼（Kramers-Kronig）变换关系
• 2.3.3 光致折射率变化量光谱理论计算
• 2.4 结论
• 第三章 BR-D96N薄膜非共线全息图像存储研究
• 3.1 不同偏振全息图像存储研究
• 3.2 参考光再现和共轭光再现（透射式记录与反射式记录）全息图像存储研究
• 3.2.1 参考光再现情况下透射式记录与反射式记录全息图像存储
• 3.2.2 参考光再现与共轭光再现的比较
• 3.3 结论
• 第四章 BR-D96N薄膜共线光全息及其图像存储研究
• 4.1 共线全息简介
• 4.2 共线全息图像存储实验
• 4.2.1 实验的光路及方法
• 4.2.2 实验的结果
• 4.3 结论
• 第五章 BR-D96N全息图的衍射效率研究
• 5.1 全息图衍射效率公式推导
• 5.2 BR-D96N全息图衍射效率光谱的计算
• 5.3 BR-D96N全息图衍射效率动力学测量及辅助紫光对其影响测量
• 5.3.1 实验原理及光路设置
• 5.3.2 实验结果与分析
• 5.4 不同波长下BR-D96N全息图衍射效率的实验测量
• 5.4.1 实验光路及实验方法
• 5.4.2 实验结果与分析
• 5.5 结论
• 总结与展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士学位期间发表的论文