热固定技术利用热定影将全息电子光栅的信息复制到离子光栅上,实现记录信息的固定,它是解决光折变晶体中信息的长寿命保存和无损读出问题的一种有效方法.热固定过程中,首先对已记录信息的光折变晶体加热,使晶体中对光不敏感的离子迁移,形成完全复制电子光栅结构的离子光栅,完成向离子光栅转存信息;清除光折变晶体中的电子光栅后,对光照不敏感的离子光栅是光折变晶体中唯一的信息载体,允许对其进行反复读出.
热固定技术的基本机制可概括为:①高温下的离子补偿机理完成信息复制,即光折变晶体中的离子在高温下快速运动并补偿全息电子光栅的空间电荷场,形成与电子光栅互补具有相同光栅周期的离子光栅;②离子光栅具有光照惰性和室温稳定性,即离子光栅对光照不敏感,以及具有室温稳定的特性,可实现信息的无损读出和长寿命保存.
在热固定技术研究活跃期间,人们采用室温记录的后补偿法和高温同时补偿记录法两种热固定流程,针对单个全息图热固定的定影和显影过程,以及全息光栅的寿命和热固定效率等重要性能开展深入的理论和实验研究.重要的热固定实验均在Fe:LiNbO3晶体中完成.此外,也有在光折变BSO、KNbO3、SBN:75、PBN等晶体材料中进行热固定实验研究的报道.
在热定影方面,1994年以前的实验研究工作主要集中在晶体中全息光栅的热定影方面,其中Arizmendi对热定影过程的研究具有重要意义.他将LiNbO3晶体加热到50~165℃,进行热固定实验研究,证实在高温加热过程中介子会快速运动以补偿电子光栅并形成质子光栅.至此,人们认同了在温度高于70~80℃的晶体中,离子电导率大大超过电子的暗光电导率,是实现热定影过程的根本依据.
在光照显影方面,1996年Carrascosa和Yariv分别对显影过程进行理论分析,随后人们开始优化显影过程,以及固定后全息图特性的实验研究.Breer利用高强度激光脉冲进行优化显影实验,发现高强度脉冲显影比连续光显影效率高出2倍.Rakuljic研究了高衍射效率和长寿命光栅的热固定技术,指出在实现全息光栅的高热固定效率与长寿命之间存在矛盾,两者不能同时达到最佳值.Arizmendi有关固定后全息光栅稳定性的实验研究表明,热固定后全息光栅仍具有光擦除和暗衰减特性:暗衰减呈双指数型变化,其中只有慢变化部分代表固定后质子光栅的衰减;强光照射下的衰减是单指数型,真正代表质子光栅的衰减,固定后光栅在光照下的衰减强烈依赖于光栅间距.实验测得全息离子光栅在室温下的寿命为3.7年.刘波等针对铌酸锂晶体进行了实时、局域热固定研究.
此外,针对高密度多重全息图的复用记录,发展了增量热固定和分批热固定方法,在铌酸锂晶体中实施了非易失性高密度全息数据存储热固定.
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