超表面是一种具有灵活的偏振操纵功能的新型材料。为了获得远场偏振全息图像，通常需要添加透镜等光学元件。笔者利用超表面波带片的灵活偏振操纵及聚焦功能实现了一种新颖的远场偏振全息加密技术。在该技术中，两个自旋复用的超表面波带片被集成到单个介质超表面器件中，其中超表面的振幅（右旋圆偏振转化率）用来编码奇数和偶数环形区域的波带片，而其相位调制则用来编码透射右旋圆偏振光和左旋圆偏振光的两个全息图。此外，二维码（QR码）和振幅型/相位型全息图用于进一步隐藏加密信息，以提高信息的安全性。所提加密技术有望进一步提升数据安全性和隐私保护水平，推动光学信息加密和高密度数据存储等领域的技术发展。

针对三值光计算机需要直接存储线偏振光束的问题,利用光致各向异性材料吲哚俘精酸酐对偏振态敏感的特性,提出了一种基于吲哚俘精酸酐/PMMA薄膜的三值偏振全息数字存储方法,并建立了相应的光学存储器模型。该存储器系统采用He-Ne激光器为记录和读出光源,以双层液晶和偏振器为核心的编码器作为三值数据的输入部件,以双CCD为核心的解码器作为数据输出器件,采用傅里叶变换全息记录的方法,在吲哚俘精酸酐/PMMA薄膜上实现三值数字光学存储。该存储器系统可望实现直接并行存储用光束的正交线偏振态和无光态表示的三值数字信息,以及以页面为单位的并行寻址和读写操作。

研究了不同偏振全息模式下基于交联偶氮苯聚合物薄膜的相位光栅的形成机理、衍射效率和偏振特性。利用琼斯矢量表征了正交线偏振(SP)和平行线偏振(SS)干涉模式下的偏振干涉场。基于SP和SS两种模式, 制作了无明显表面起伏的纯折射率光栅和有表面起伏的浮雕光栅。偏光显微镜(POM)观测说明纯折射率光栅具有周期性的折射率分布; 近场光学显微镜(SNOM)探测说明纯折射率光栅和浮雕光栅的表面起伏在5 nm以下和85.23 nm。实验表明, 当探测光为水平偏振时, 纯折射率光栅的衍射效率达到22.2%, 浮雕光栅只能达到1.65%。纯折射率光栅的0、+1级衍射光分别为水平和竖直线偏振光, 偏振度达到0.9969和0.9963; 浮雕光栅的0、+1级衍射光均为水平线偏振光。

在向列相液晶中掺杂质量分数约0.2%的偶氮侧链型聚合物制成偏振敏感材料,使用正交圆偏振光记录了具有圆各向异性的一维偏振全息光栅,用线偏振光探测偏振全息光栅,得到正、负一级衍射光也为线偏振光,且偏振态与探测光和零级偏振态相互正交,可以运用琼斯矩阵理论加以解释。偏振全息光栅可由外加电场控制衍射级的变化,即在外加电场作用下,正、负一级衍射产生了90°的相位差。在频率6.05 Hz、电压2.2 V的外场作用下,衍射级的极值振荡变化。

利用偏振全息技术在偶氮苯侧链聚合物薄膜上进行了记录全息相位光栅的研究.从理论和实验两方面分析了不同的偏振全息模式、偶氮高分子聚合物材料和全息曝光时间对相位光栅生成的影响.通过实验比较,确定了最佳的实验条件,在形成折射率相位光栅的同时,最大限度的避免了由于大分子运动而导致的表面起伏对相位光栅的破坏,并在此基础上,记录了可重复擦写的全息相位光栅.这种全息光栅制作比较方便,光栅系数可以方便的调整,在室温下非常稳定并且能用圆偏振光完全擦除后重复写入.

本文研究了一种偶氮染料——明胶体系的偏振全息记录材料的特性,它具有实时记录,可重复使用,衍射效率高(>30%),保存期长,所需阀值激光功率低等特点.此外还研究了衍射效率与偏振状态的关系,给出了详细的研究结果.