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随着时代的进步和人民物质文化需求的日益增长,虚拟现实技术(Virtual Reality)开始逐步走下神坛,进入我们的视野。作为虚拟现实技术的重要组成,立体显示技术近来得到了学术界和工业界的广泛关注和深入研究。由于具有传统基于双目视差的立体显示技术不具有的方便、抗疲劳等优点,全息立体显示技术逐渐成为了人们研究的热点;而其中,能够实现视频速率的全息记录介质材料的研究又成了重中之重。本论文对基于半导体Zn Se光导取向层液晶盒的全息光栅记录特性进行了深入探究,并对其中由于光导层的静电改性和光折变位相光栅诱导的表面等离极化激元(Surface Plasmon Polaritons,SPPs)的激发及其通过亚波长尺度的能量耦合对材料全息记录特性的影响作了相应探讨。最后,作为电光材料表面二维电子气(2-dimensional elctron gas,2DEG)对覆层半导体薄膜改性的另一实例,我们选择具有ITO覆层的铌酸锂材料,在传统的半导体光导覆层单轴晶体体系中对相应的过程进行了实验探究和理论分析。首先,我们以C60掺杂的5CB液晶为材料主体,通过电子束蒸发的方式在传统的液晶全息记录介质系统中引入Zn Se光导取向层,将全息记录的响应速度提高了两个量级,实现了视频速率的记录响应;同时,我们对系统的光栅记录动态、增益系数、光栅衍射效率等基本特性随外加电压及光栅常数的变化规律进行了探索和分析;对非对称液晶盒的全息记录动态进行了研究,并对其中的电荷输运过程进行了理论分析。为进一步提高响应速度,我们将光敏剂替换成染料PM-597,研究了不同厚度参量下染料掺杂液晶系统的全息记录响应特性,发现了该系统中衍射动态的异常振荡以及较高浓度掺杂液晶盒中透射光束的反常散射现象,并通过SPP的引入对该现象做出了初步解释。随后,我们研究了不同染料掺杂浓度下液晶系统的光增益特性和反常散射特性。通过光电流的测量,我们对全息光栅记录实验中光导取向层和液晶界面上积累的电荷量进行了估计,结合半导体静电改性理论,对全息记录过程中位相光栅诱导激发的SPP及其通过亚波长尺度的能量耦合与光折变效应的相互作用进行了分析,并以此阐明了该系统的反常散射特性以及实验中二维光斑的成因。同时,为保证实验条件的一致性和测量的连贯性,我们设计制备了楔形的液晶盒,研究了C60掺杂系统中不同液晶层厚度下材料的光增益特性,测得了我们所知的迄今为止液晶材料中最高的指数增益系数(10574 cm-1);通过对系统偏振反射动态的研究,考虑液晶分子的取向对静电改性的贡献,进一步验证了SPP的激发及其参与的亚波长尺度的能量耦合对全息记录过程的影响。最后,为证实这种极性所致二维电子气对半导体覆层材料静电改性的普遍性,我们在具有微小楔角的-切割掺铁铌酸锂(Lithium Niobate,LN)系统中引入百纳米厚的氧化铟锡(Indium Tin Oxide,ITO)薄膜,在光栅记录和读出实验中观察到了大角散射、可见光范围的长程波导以及反常的背向散射,并和无ITO覆层的系统进行了比较实验和分析。考虑LN/ITO界面上铌酸锂自发极化造成的电荷积累,结合由铌酸锂的透射谱估算的等离子激元波长及进一步计算的电荷屏蔽厚度,证明了在该过程中SPP的激发并分析了SPP在光栅记录过程中的作用,阐明了实验中一系列反常现象的原因,并由此验证了通过静电改性激发SPP在极性电光材料下的普适性。本研究将为探索高响应速率、低电压调控的液晶全息记录材料提供理论指导,并为研究可调、低损耗的表面等离激元光波导提供新的思路,在实时全息显示和光集成通讯领域均有着可期的应用前景。