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Buse等人提出的在双掺杂LiNbO3：Fe：Mn晶体内采用双色光实现的非挥发全息数据存储具有易于实现、全光性、实时实地性等优点，因而成为一种非常实用化的全光学全息固定技术。但该方案仍存在衍射效率较低、光散射噪声较强和响应速度较慢等影响其实际应用的问题。本论文论述了在优化双掺杂LiNbO3晶体非挥发全息记录的理论和实验方面的一些工作，主要内容包括：
(1)详细研究了双掺杂铌酸锂晶体非挥发全息记录中光栅非均匀性的成因，发现紫外光强吸收是形成光栅非均匀性的主要原因。光栅非均匀性致使光折变光栅的平均强度减弱，衍射效率降低。提出采用两束等光强的敏化紫外光由晶体两侧入射的优化方案以改善光栅的均匀性，提高光栅的衍射效率。在对2mm的LiNbO3：Fe：Mn晶体内的非挥发全息记录的理论模拟中，当考虑采用较长的敏化波长以减弱晶体对敏化光的强吸收时，发现晶体内光栅的均匀性得到了改善，但并没有提高光栅的衍射效率。实验证明了以上的理论结果。
(2)通过联立求解非零外加电场情况下的物质方程组和双光束耦合波方程组，数值分析了LiNbO3：Ce：Cu晶体中的非挥发全息记录对外加电场的依赖关系。研究表明：未加外电场时的相位光栅与干涉条纹之间的空间相移直接证实了光生伏特效应的主导地位；在非挥发全息记录的记录过程加沿光轴正方向的外电场(或加沿光轴负方向的强外电场)和在固定过程加沿光轴负方向的外电场可以增强其光折变性能，系统各参量都可以得到大幅度的提高。文中给出了加弱外电场的实验验证。
(3)提出了一种在双掺杂LiNbO3晶体中用调制的双紫外光进行非挥发全息记录的方法。与通常的用紫外光敏化的非挥发全息记录相比，这种方法可以大幅度地提高光栅强度和记录灵敏度。联立双中心物质方程组和双光束耦合波方程组，数值分析了光栅强度和衍射效率随时间的变化并讨论了掺杂浓度和记录光强对紫外光非挥发全息记录机制下光折变效应的影响。研究发现，区别于一般的紫外光敏化的双中心记录，紫外光记录得到的深浅中心的光栅具有相同的相位，固定过程中深中心的光栅得到增强。理论模拟可以证实并预测实验结果。
(4)在强氧化LiNbO3：Ce：Cu中系统地探测了在UV辅助下红光、绿光及蓝光作为记录光的光折变记录特性，并相应地观察到三种不同的光折变现象：低于临界空间电荷场的典型的非挥发全息记录、超过临界的强非挥发全息记录以及远超过临界的可擦除全息记录。实验显示：利用绿光可以快速地生成超过临界的强非挥发全息光栅，结合最佳转换技术则可以得到近100％的高衍射效率。文中给出了理论解释，并讨论了最佳记录光下的各光折变参量对非挥发全息记录的影响。
(5)提出了一种考虑了散射噪声的非挥发全息记录理论。运用四阶龙格一库塔联立求解物质方程组和耦合方程组，描述了双掺杂光折变晶体中的信噪比的时间演化规律，并讨论了微光光学参量对信噪比的影响。理论解释可以证实并预测实验结果。