采用复用技术的体全息器件设计须解决涉及衍射效率的两个问题:一是为了充分利用材料的潜力,应该使所复用的全息图达到最大的衍射效率,或者说对于给定的衍射效率使复用全息图的数目最大;二是使重构的每个全息图的衍射效率均相等.对于空间复用的平面全息图阵列,值得关心的只是单个全息图的衍射效率,因此只需保证记录每个全息图的条件相同即可.对于共同体积复用,特别是对于全息图部分重叠的混合复用,由于全息图的之间用不同的方式互相影响,情况变得较为复杂.为了获得等衍射效率,通常需要适当的曝光策略,即曝光补偿机制或曝光时序.
本节先讨论共同体积复用的曝光补偿机制,然后讨论部分重叠的情形,并且都针对光折变晶体和光致聚合物这两大主流材料进行讨论.
① 共同体积复用
在共同体积内不论采用何种复用方式,有一个基本点,即认为全息图是非相干地叠加在同一体积中,相互之间没有耦合.后续全息图的写入光束不会读出先前已经写入的全息图,因此后续的写入过程对已经存在的全息图而言是一种非相干的均匀曝光.至于这种均匀曝光对已存在的全息图有何影响,则取决于不同记录介质的全息记录和读出机理.因此,曝光补偿机制依记录介质而异,与共同体积复用的方法没有直接关系.
1. 光折变晶体
光折变效应是一种可逆效应,空间调制的写入光可以产生折射率光栅,则同波长的均匀光可以使已有的光栅逐渐平滑甚至消失,机油擦除效应.因此,如果使用相同曝光时间和相同的光强分别记录所有全息图,那么闲记录的全息图的衍射效率低于后续记录的全息图的衍射效率,即在所记录的各全息图之间,衍射效率明显不均匀.为了获得具有均匀衍射效率的光折变全息图,目前已发展了两种曝光方案:顺序曝光和增量曝光.这两种曝光方案都基于写入和擦除过程中,折射率调制幅度随时间变化的指数特性.
