º t } º w Ä Z Ø U c lT c l8 ý ³ o ÿ z º§ q Ê Ý s ð ' [ ÿ z º§ q 8 ý ¤X N Ë

(1)

º t } º w Ä Z Ø U c lT c l8 ý ³ o ÿ z º§ q Ê Ý s ð ' [ ÿ z º§ q 8 ý ¤X N Ë

è

¡A jP · »ª <® £ · »Z Ì * ° · ` 9 ÷ 7 B · + 2 ø ¶ B0 å ^∗

% ò

z @ / < Æ § Ó ü t o < Æõ , â í ß 712-749 (2006¸ 11 Z 4 10{ 9 ~ Ã Î6 £ §)

¸ Ò o è_ 0 l x ¸\ ¦ ² ú o # Methylorang ' ) a ¦ì r ~ Ã Ì} (MO/PVA)` ¦ ] j ¦ f . Ë Ð Õ

ªÏ þ + þ A$ í õ è õ & ñ \ @ /ô Ç Û ¼º ú f . Ë ÐÕ ªÏ þ õ 7 ' f . Ë ÐÕ ªÏ þ _ r] X ´ òÖ ¦` ¦ 8 £ ¤& ñ % i .

Stretched-exponential < ÊÃ º\ ¦ ¸{ 9 ô Ç 3ï r 0 A> _ Ö ¦ ~ ½ Ó& ñ d ` ¦ Ð@ / Ð É Òo \ / å L Ã º > h ~ ½ ÓZ O Ü ¼ Ð r ç

ß 7 á x5 Å q& h r] X ´ òÖ ¦ s : r` ¦ Ä » ¸ % i . ¢ ¸ô Ç f . Ë ÐÕ ªÏ þ _ l 2 ¤, è õ & ñ ` ¦ : x # Û ¼º ú f . Ë Ð Õ

ªÏ þ õ 7 ' f . Ë ÐÕ ªÏ þ _ + þ A$ í B j& m 7 £ § _ s \ ¦ S X % i .

PACS numbers: 42.65, 42.70.N, 78.20.C

Keywords: ¸ Ò o è, MO/PVA ~ Ã Ì} , Û ¼º ú f . Ë ÐÕ ªÏ þ , 7 ' f . Ë ÐÕ ªÏ þ , ¼ # F g f . Ë ÐÕ ªÏ þ , r] X ´ òÖ ¦, F g s $ í | 9 o, F

g Ä » ¸ q 1 p x ~ ½ Ó$ í , F g Ä » ¸ 4 ¤Ï ã J] X , stretched-exponential < ÊÃ º, q + þ A Ï ã J] X Ò ¦

I. " e Â ] Ø

í ¦5 Å q, @ /6 x | ¾ Ó & ñ Ð_ $ © ` ¦ 0 Aô Ç F g < Æ& h ~ ½ ÓZ O î

r X < Ð f . Ë ÐÕ ªÏ þ \ @ /ô Ç ½ ¨ ² D G ? /ü @\ " f Ö ¸ µ 1 Ï y

' ÷ & ¦ e . f . Ë ÐÕ ªÏ þ É r z ´r ç ß % o 0 p x ¦ B

| 9 _ ô Ç t & h \ × æ f . Ë ÐÕ ªÏ þ ` ¦ l 2 ¤ ½ + É Ã º e # Q ¦x 9

¸_ è \ ¦ ë ß [ þ t Ã º e H © & h 1 p x Ü ¼ Ð F g < Æ ì r \ " f

×

æ כ ¹ô Ç o \ ¦ t ¦ e . s Qô Ç f . Ë ÐÕ ªÏ þ B | 9 Ð

Ö

¸ µ 1 Ïy ½ ¨÷ & ¦ e H ¸ (azo) > \ P (methylorange, methylred 1 p x) _ Ò o è ' ) a ¦ì r ~ Ã Ì} É r y F g % ò

%

i _ © õ ¼ # F g _ × þ $ í Ü ¼ Ð K ; ¤, 0 A © õ ¼ # F g

t ¦ 9ô Ç 3+1 " é ¶ (/ B N ç ß +¼ # F g) _ & ñ Ð l 2 ¤ s 0 p x ô

Ç D h Ðî r & ñ Ð$ © B | 9 s . ¢ ¸ô Ç 8 A# Qè ß B j ¸o 6 fµ 1 Ï

$ í

, Z } É r ¨ 8 â & h î ß & ñ $ í , É r 1 l x& h ì ø Í6 £ x : £ ¤$ í Ü ¼ Ð

#

1 l x& h f . Ë ÐÕ ªA x ½ ¨ [1,2]\ 6 £ x6 x ÷ & ¦ e Ü ¼ 9 ¸ Ò

o è ì r _ F g s $ í | 9 o (photoisomerization)\ _ ô Ç F g Ä

» ¸ q 1 p x ~ ½ Ó$ í ` ¦ s 6 x # ¼ # F g © I _ o\ É r ¼ # F

g Û ¼0 Ag A [3]õ ° ú É r F g ñ% o ü < F g B j ¸o ì r \ 6 £ x 6

x l 0 AK ´ ú § É r ½ ¨ s À Ò# Qt ¦ e . Sekkat [4] H

¸ Ò o è ' ) a ¦ì r ~ Ã Ì} \ " f ¼ # F g : £ ¤$ í ` ¦ ¦ 9 ô

Ç r ç ß 7 á x5 Å q& h 4 ¤Ï ã J] X : £ ¤$ í ` ¦ ½ ¨ % i Ü ¼ 9, 1974¸

½

¨ èº _ Kakichashvili Õ ªÒ ¨ [5] s F g Ä » ¸ q 1 p x ~ ½ Ó$ í B

| 9

\ " f ¼ # F g f . Ë ÐÕ ªÏ þ (polarization hologram)_ l 2 ¤ s

0 p x < Ê` ¦ Ð s Ê ê, H _ Lessard Õ ªÒ ¨ [6] É r Ò o

è ' ¦ì r ~ Ã Ì} _ ¼ # F g f . Ë ÐÕ ªÏ þ _ F g è > hµ 1 Ï\

∗

E-mail: chkwak@yu.ac.kr

'

a ô Ç 7 Hë H` ¦, p ² D G _ Wagner Õ ªÒ ¨ [7] É r f . Ë ÐÕ ªÏ þ _ r ] X

´ òÖ ¦ \ ' a ô Ç ½ ¨ 7 Hë H` ¦ µ 1 Ï³ ð % i . Õ ªo ¦ 1986¸ Todorov Õ ªÒ ¨ [8,9] s ¸ Ò o è ' ) a ¦ì r ~ Ã Ì} ` ¦ s

6 x # F g Ä » ¸ q 1 p x ~ ½ Ó$ í (photoinduced anisotropy)\

'

a ô Ç 7 Hë H` ¦ µ 1 Ï³ ð % i . Kwak [10] É r ½ + Ë 1 l x K $ 3 ` ¦ :

x # q + þ A Kerr B | 9 \ l 2 ¤ ÷ & H Û ¼º ú f . Ë ÐÕ ªÏ þ õ 7 ' f . Ë ÐÕ ªÏ þ _ r] X ´ òÖ ¦` ¦ K $ 3 % i . ¢ ¸ô Ç ¸ Ò o

èü < ° ú É r Ä »l èF \ ¦ s 6 x ô Ç WORM (write once read many) ~ ½ Ód _ CD-ROMõ DVD-ROMs © 6 x o÷ & ¦ e Ü

¼ 9 Ò o è_ F g s $ í | 9 o\ _ ô Ç ³ ð d y (surface relief grating, SRG)\ ¦ s 6 x ô Ç HDDS (holographic digital data storage) _ 0 p x$ í ¸ Ð% i [11].

: r 7 Hë H \ " f H ¸ > \ P _ Ò o è × æ \ " f methylorange (MO) ' ) a ¦ì r ~ Ã Ì} ` ¦ Ò o è 0 l x ¸\ ¦ Ø Ô> ] j

¦ s F g D ¥ ½ + Ëz ´+ « >\ " f l 2 ¤F g _ ¼ # F g ~ ½ Ó ¾ Ó\ É r Û

¼º ú f . Ë ÐÕ ªÏ þ õ 7 ' f . Ë ÐÕ ªÏ þ _ r] X ´ òÖ ¦` ¦ 8 £ ¤& ñ

%

i . 3ï r 0 A_ \ -t ï r 0 A ¸+ þ A\ stretched-exponential

< ÊÃ º\ ¦ ¸{ 9 # Ä » ¸ô Ç q + þ A Ï ã J] X Ò ¦` ¦ [ jl \

@

/ # É Òo \ / å L Ã º > h # r] X ´ òÖ ¦ s : r` ¦ > hµ 1 Ï

¦ z ´+ « > õ ü < q §, ì r$ 3 % i . ¢ ¸ô Ç f . Ë ÐÕ ªÏ þ _ l 2

¤ õ è õ & ñ ` ¦ : x # Û ¼º ú f . Ë ÐÕ ªÏ þ õ 7 ' f . Ë Ð Õ

ªÏ þ _ + þ A$ í B j& m 7 £ § _ s \ ¦ S X % i .

II. T Â ] Ø

MO ' ) a ¦ì r ~ Ã Ì} MO/PVA (poly vinyl al-

cohol) H Y Us $ F g \ _ ô Ç Ò o è_ trans ↔ cis F g s $ í | 9

-565-

(2)

Fig. 1. Three-level energy diagram for saturable ab- sorber.

o Ð # q + þ A F g < Æ : £ ¤$ í s 9 Ò o è ^ _ q

1 p x ~ ½ Ó$ í \ _ K " f s Ò o$ í (dichroism)õ 4 ¤Ï ã J] X (bire- fringence) s Ä » ¸ ) a . F g \ _ K " f 4 ¤ è Ï ã J] X Ò ¦ _ z ´Ã º Â

Òì r s q 1 p x ~ ½ Ó$ í ` ¦ { H â Ä º\ ¦ F g Ä » ¸ 4 ¤Ï ã J] X , ) Ã º Â Ò ì

r s q 1 p x ~ ½ Ó$ í ` ¦ { H â Ä º\ ¦ F g Ä » ¸ s Ò o$ í s 9 s

\ ¦ 8 ú xg A # F g Ä » ¸ q 1 p x ~ ½ Ó$ í s ¦ ô Ç [12]. Trans

© I _ Ò o è ì r H { 9 ) a Y Us $ F g \ _ K " f cis © I

Ð # l ÷ & 9 F g s : r ¸ o\ _ K " f \ -t \ ¦ ~ ½ Ó Ø

¦ " f î ß & ñ ô Ç trans © I Ð H F g s $ í | 9 o : £ ¤$ í

`

¦ · p . F C \ P ) a trans © I _ Ò o è ì r H " é ¶ A _ trans © I \ q K $ H $ ¦o 90 ^◦ ë ß p u r ) a © I \ ¦

° ú

> ÷ & 9 ¼ # F g ) a Y Us $ F g s { 9 H â Ä º Ò o è ì r

H { 9 F g _ Ã ºf ~ ½ Ó ¾ ÓÜ ¼ Ð C \ P r ~ ´ Ã º e Ü ¼Ù ¼ Ð 7 '

f . Ë ÐÕ ªÏ þ l 2 ¤ ¸ 0 p x .

1. ³ o ÿ z º§ q Û

¼º ú f . Ë ÐÕ ªÏ þ É r f . Ë ÐÕ ªÏ þ ` ¦ l 2 ¤ l 0 AK " f 6

x H ¿ º l 2 ¤F g _ ¼ # F g ~ ½ Ó ¾ Ós ° ú É r â Ä º\ ¦ ´ ú 9 ç ß [ O & h ¿ º l 2 ¤F g s í o f ¨ Ã º Ó ü t| 9 \ { 9 /

B

N ç ß & h Ü ¼ Ð Å Òl & h ç ß [ O Á º] ( [ jl (intensity grating) + þ A$ í ÷ & ¦ s # Q" f x 9 ¸ (population grat- ing) Ä » ¸ ) a .

MO/PVA 9 2 £ § É r í o f ¨ Ã º Ó ü t| 9 Ð" f # Q q + þ A F g

< Æ & ³ © [ þ t É r Fig. 1 õ ° ú É r 3ï r 0 A \ -t ¸+ þ AÜ ¼ Ð [ O " î

)

a [4,8,12]. © I 1 É r { © I (< Ê É r trans © I ), © I

2 H # l © I s 9, © I 3 É r ï r î ß & ñ © I (< Ê É r cis © I

) Ð" f © @ /& h Ü ¼ Ð | Ã º" î τ \ ¦ . 3ï r 0 A ¸+ þ AÜ ¼

ÐÂ Ò' Ö ¦ ~ ½ Ó& ñ d Ü ¼ Ð è q Ã º e [4].

dN 1 (t)

dt = (−W N 1 + 1 τ N 3 ) β

τ ^β+1 t ^β−1 (1 − 1) dN ₂ (t)

dt = (W N ₁ − kN 2 ) β

τ ^β+1 t ^β−1 (1 − 2) dN 3 (t)

dt = (kN 2 − 1 τ N 3 ) β

τ ^β+1 t ^β−1 (1 − 3)

#

l " f N i (i = 1, 2, 3) H © I i_ x 9 ¸, W H © I

1\ " f © I 2 Ð_ F g < Æ& h * 3 i ç Ö ¦, k H © I 2\ " f

© I 3Ü ¼ Ð_ ;s Ö ¦, 1/τ É r © I 3\ " f © I 1 Ð_ ; s

Ö ¦` ¦ ? / 9, y ;s Ö ¦[ þ t É r Z þ ta Ë >t Ã º& h r ç ß ì ø Í 6

£ x (stretched-exponential time response)` ¦ ¦

&

ñ % i . # l © I 2\ " f ï r î ß & ñ © I 3Ü ¼ Ð B Ä º

É

r ;s \ ¦ & ñ ¦ (7 £ ¤, dN 2 (t)/dt = 0), íl ¸| Ü ¼

Ð N ¹ (0) = N 0 , N 2 (0) = N 3 (0) = 0` ¦ 2 [ © I 1õ

© I 3_ x 9 ¸ H N 1 (t) = N 0

1 1 + S [1 + S exp{−(1 + S)( t τ j

) ^β

^j

}] (2 − 1) N ₃ (t) = N ₀ S

1 + S [1 − exp{−(1 + S)( t τ j

) ^β

^j

}] (2 − 2) s

) a . # l " f N 0 H é ß 0 A ^ & h { © 8 ú x Ã ºs 9, S = τ /W = I/I s H l 2 ¤F g \ _ ô Ç / B N ç ß & h ¸ í o Ã º, I H l 2 ¤F g _ [ jl , I ^s H í o[ jl (saturation intensity), τ H B | 9 _ : £ ¤$ í Ã º" î r ç ß (life-time), β H r] X ´ òÖ ¦ _ q

t Ã º& h r ç ß o\ ¦ [ O " î l 0 AK ¸{ 9 ) a Z þ ta Ë >t Ã º (stretched exponent) s . ¢ ¸ô Ç / B N ç ß & h ¸ í o Ã º S H 6 £ § õ ° ú s ³ ð & ³| ¨ c Ã º e [13].

S(x) = S 0 + S 1 cos φ cos(Kx) (3) S ₀ = I ₁ + I ₂ /I _s , S ₁ = 2 √

I ₁ I ₂ /I _s s ¦, I 1 õ I 2 H ¿ º l 2

¤F g _ [ jl , φ H ¿ º l 2 ¤F g _ ¼ # F g y _ , K H 7 ' s . Û ¼º ú f . Ë ÐÕ ªÏ þ _ â Ä º, φ = 0s Ù ¼ Ð þ j@ /_ [

jl + þ A$ í ÷ &t ë ß , ¿ º l 2 ¤F g _ ¼ # F g s " f Ð f §

H 7 ' f . Ë ÐÕ ªÏ þ _ â Ä º, φ = π/2 ÷ &# Q ç ß [ O Á º] (

+ þ A$ í ÷ &t · ú §> ) a . 3ï r 0 A ¸+ þ A\ " f r] X õ ' a > ) a Ï

ã J] X Ò ¦ É r

n = κ 1 N 1 + κ 3 N 3 (4)

Ð Å Ò# Qt 9, κ 1 õ κ 3 H © I 1õ © I 3_ \ -t ï r 0 A

\

" f Ï ã J] X Ò ¦ õ ' a > ÷ & H © Ã ºs . Ï ã J] X Ò ¦ É r d (2)\ ¦ d (4) \ @ /{ 9 6 £ § õ ° ú s Å Ò# Q .

n = n 0 + ∆n = n 0 + δn S

1 + S [1 − exp{−(1 + S)( t

τ _j ) ^β

^j

}] (5)

(3)

#

l " f n 0 H ¨ î ç H Ï ã J] X Ò ¦ (average refractive index), δn H þ

j@ / q + þ A Ï ã J] X Ò ¦ o (maximum nonlinear refractive index change)\ ¦ · p . d (5)\ " f β = 1{ 9 M : í o f ¨ Ã

º Ó ü t| 9 _ Ï ã J] X Ò ¦ ³ ð & ³õ ° ú f ` ¦ · ú Ã º e . d (5) H

&

ñ © © I _ ½ Óõ õ ¸& h ½ ÓÜ ¼ Ð Ð ü t Ã º e Ü ¼ 9 y y _

½ Ó` ¦ É Òo \ / å L Ã º > h\ ¦ s 6 x # ³ ð & ³ S(x)

1 + S(x) = 1 −

∞

X

n=−∞

C n e ^inKx (6)

exp[−(1 + S(x))( t τ s

) ^β

^s

]

= exp[−(1 + S 0 )( t τ s

) ^β

^s

]

∞

X

h=−∞

D h (t) exp(ihKx) (7)

÷

& 9, C n õ D h H É Òo \ > Ã º Ð 4 ¤ èÃ º ¨ î \ " f_ Ä » Ã

º (residue) > í ß ` ¦ s 6 x 6 £ § õ ° ú s è q Ã º e

.

C n = (p(1 + S ₀ ) ² − S ₁ ² − 1 − S 0 ) ^|n|

S ^|n| ₁ p(1 + S 0 ) ² − S ₁ ² (8 − 1) D ₀ (t) = I ₀ [S ₁ ( t

τ S

) ^β

^S

], D _h (t) = 2(−1) ^h I _h [S ₁ ( t

τ _s ) ^β

^S

], (h 6= 0) (8 − 2)

I h H h _ modified Bessel < ÊÃ º\ ¦ ? / 9, É Òo \ > Ã

º H C n = C _−n , D h = D _−h ü < ° ú É r : £ ¤f ç ` ¦ . Ko- gelnik _ ½ + Ë 1 l x ~ ½ Ó& ñ d [14]\ _ ô Ç Û ¼º ú f . Ë ÐÕ ªÏ þ l

2 ¤ õ & ñ _ H & h r] X ´ òÖ ¦ η ^W _S É r

η ^W _S ≈ [−( πδn _s d

λ cos θ )(C 1 + exp{−(1 + S 0 )( t τ s

) ^β

^s

}(D 1 (t) − C 0 D 1 (t) − C 1 D 0 (t)))] ² (9)

÷ & 9 δn s É r Û ¼º ú f . Ë ÐÕ ªÏ þ _ þ j@ / q + þ A Ï ã J] X Ò ¦

o, d H MO/PVA 9 2 £ § _ ¿ ºa , θ H ¿ º l 2 ¤F g _ { 9 ì

ø Íy , λ H Ã Ð F g _ © s . r] X õ ' a > e H Ï ã J] X Ò ¦

¸ ½ Ó É r d (6), (7)` ¦ d (5)\ @ /{ 9 # % 3 É r e ^iKx ½ Ó _

> Ã ºs 9 ¦ ½ Ó É r r] X ´ òÖ ¦ \ ß ¼> l # t 3 l w l

M :ë H \ 1 ½ Óë ß ` ¦ ¦ 9ô Ç .

f

. Ë ÐÕ ªÏ þ ` ¦ è l 0 A # ¿ º l 2 ¤F g × æ ô Ç c ` ¦ ] j

> ÷ & / B N ç ß & h Ü ¼ Ð ç H{ 9 ô Ç [ jl _ y n Cs { 9 # l

2 ¤ ) a f . Ë ÐÕ ªÏ þ ` ¦ è > ) a . f . Ë ÐÕ ªÏ þ ` ¦ l 2 ¤

#

& ñ © © I \ ¸² ú Ù þ ¡` ¦ M : ¿ º l 2 ¤F g × æ ë ß ` ¦ ] j ô

Ç f . Ë ÐÕ ªÏ þ è õ & ñ \ " f è íl _ © I 3_

x 9 ¸ H & ñ © © I _ x 9 ¸ N ³ (0) = N 0 [S(x)/1 + S(x)] ) a . íl ¸| \ _ ô Ç è õ & ñ \ " f © I 3_

x 9 ¸ H

N ₃ (t) = N ₀ [ S ⁰

1 + S (1 − exp{−(1 + S ⁰ )( t τ s

) ^β

^s

}) + S(x)

1 + S(x) exp{−(1 + S ⁰ )( t

τ _s ) ^β

^s

}] (10)

Ð ³ ð & ³ ) a . # l " f S ⁰ H è õ & ñ \ " f_ í o Ã

º Ð" f S ⁰ =I ₁ /I _s ( ¢ ¸ H S ⁰ =I ₂ /I _s ) s . f . Ë ÐÕ ªÏ þ è õ

&

ñ \ " f S ⁰ H © Ã º ÷ &Ù ¼ Ð d (10)_ ' Í P : ½ Ó É r S ⁰ \

@

/ô Ç / B N ç ß & h ¸ ½ Ó` ¦ í < Ê t · ú §Ü ¼Ù ¼ Ð > r F

t · ú §6 £ §` ¦ _ p ô Ç . ¿ º P : ½ Ó É r d (6)õ ° ú s É Òo

\

> h÷ &Ù ¼ Ð Û ¼º ú f . Ë ÐÕ ªÏ þ _ è õ & ñ _ r] X ´ ò Ö

¦ η ^E _s É r

η _s ^E ≈ [−( πδn _s d

λ cos θ )C ₁ exp{−(1 + S ⁰ )( t τ s

) ^β

^s

}] ² (11) ü

< ° ú s Å Ò# Q .

2. s ð ' [ ÿ z º§ q

7 ' f . Ë ÐÕ ªÏ þ É r ¿ º l 2 ¤F g _ ¼ # F g ~ ½ Ó ¾ Ós " f Ð Ã ºf ô

Ç â Ä º Ð ¼ # F g f . Ë ÐÕ ªÏ þ s ¦ ¸ ô Ç . d (3)\ " fü < ° ú s

φ = π/2 7 ' f . Ë ÐÕ ªÏ þ É r l 2 ¤F g _ ç ß [ O \ _ ô Ç / B N ç

ß & h ¸ H µ 1 ÏÒ q t t · ú § H X < s כ É r y n C_ [ jl / B N ç

ß & h Ü ¼ Ð ç H{ 9 l M :ë H \ f . Ë ÐÕ ªÏ þ ` ¦ l 2 ¤ ½ + É Ã º \ O 6 £ §

`

¦ _ p ô Ç . Õ ª Q F g < Æ& h Ü ¼ Ð q 1 p x ~ ½ Ó$ í ` ¦ t H B

| 9

_ â Ä º / B N ç ß & h Ü ¼ Ð ç H{ 9 ô Ç F g s { 9 # ¸ f §ô Ç

¿

º l 2 ¤F g _ ¼ # F g \ _ ô Ç ¼ # F g ¸ Å Òl & h Ü ¼ Ð µ 1 ÏÒ q t

# f . Ë ÐÕ ªÏ þ _ l 2 ¤ s 0 p x . Fig. 2 H " f Ð Ã ºf ô

Ç ¼ # F g` ¦ ° ú H ¿ º l 2 ¤F g \ _ ô Ç ¼ # F g ¸s 9 0 A ©

\

" f Å Òl & h ¼ # F g ¸ H כ ` ¦ · ú Ã º e

.

7 ' f . Ë ÐÕ ªÏ þ _ r] X & ³ © É r f § H ¿ º l 2 ¤F g _ ¼ # F

g \ _ K ë ß [ þ t # Qt H ¼ # F g ¸ü < Õ ª õ Ð µ 1 ÏÒ q t H

(4)

Fig. 2. Spatially periodic polarization modulations con- structed by two orthogonal linear polarized waves.

F

g Ä » ¸ q 1 p x ~ ½ Ó$ í \ _ K { 9 # Q 9 Ò o è ì r _ F C \ P õ

' a > e . 7 ' f . Ë ÐÕ ªÏ þ \ " f ¿ º l 2 ¤F g _ ¼ # F g y _

φ π/2ë ß p u s Ù ¼ Ð d (3)\ _ K " f 7 ' f . Ë

ÐÕ ªÏ þ _ / B N ç ß & h ¸ í o Ã º H S = S 0 s . d (2)\

"

f Å Ò# Q © I 3_ x 9 ¸ ÐÂ Ò' Kogelnik_ 1 l x ~ ½ Ó

&

ñ d \ _ ô Ç 7 ' f . Ë ÐÕ ªÏ þ l 2 ¤ õ & ñ _ r] X ´ òÖ ¦ η _v ^W É r η ^W _v ≈ [( πδn _v d

λ cos θ ) S ₀ 1 + S 0

(1 − exp{−(1 + S ₀ )( t τ v

) ^β

^v

})] ² (12) s

¦ δn ^v H 7 ' f . Ë ÐÕ ªÏ þ _ 4 ¤Ï ã J] X s . 7 ' f . Ë ÐÕ ªÏ þ

`

¦ è l 0 AK ¿ º l 2 ¤F g î r X < _ F g` ¦ ] j

(7 £ ¤, S ⁰ =I/I _S = © Ã º), è õ & ñ \ " f íl ¸| Ü ¼ Ð Â

Ò' © I 3_ x 9 ¸ H N 3 (t) = S ⁰

1 + S ⁰ N 0 [1 − exp{−(1 + S ⁰ )( t τ v

) ^β

^v

}]

+ S ₀ 1 + S 0

N ₀ exp{−(1 + S ⁰ )( t τ v

) ^β

^v

} (13) s

¦ 7 ' f . Ë ÐÕ ªÏ þ è õ & ñ _ r] X ´ òÖ ¦ η ^E _V É r η ^E _v ≈ [( πδn v d

λ cos θ ) S 0

1 + S 0

(1 − exp{−(1 + S ⁰ )( t τ v

) ^β

^v

})] ² (14) ü

< ° ú s Å Ò# Q .

III. ÷ m Ç] M ö + s ÇÊ Ý õ m Í À X Ø8 ý

MO/PVA 9 2 £ § É r MO (Methyorange) _ 0 l x ¸\

6 £ § õ ° ú É r ~ ½ ÓZ O Ü ¼ Ð ] j % i . 7 £ x À ÓÃ º 100 g\ @ /

#

6 wt%_ PVA\ ¦ 70 ^◦ _ × æ ½ Ó : r ¸\ " f ¢ - a y 0 l q

#

z ´ : r \ " f ; ;y d ) Q · p . Q · p PVA 6 xÓ o\

@

/ # MO_ 0 l x ¸\ ¦ ª > ' ô Ç Ê ê §ì ø Íl Ð ¸ ú [ O

# Q, ë ß [ þ t # Q MO/PVA 6 xÓ o` ¦ L : F M s [ j' ) a Ä »o l ó

ø Í 0 A\ × æ§ 4 Z O Ü ¼ Ð ïh A # 50 ^◦ C _ ¸ É r \ " f \ P ` ¦

K ï r . ] j ) a MO/PVA 9 2 £ § _ ¿ ºa H 20 µms

. ] j ô Ç 9 2 £ § _ f ¨ Ã º Û ¼& 7 à Ô! 3 8 £ ¤& ñ õ H Fig. 3 õ

Fig. 3. Absorption spectrum of MO/PVA films for vari- ous MO concentrations.

Fig. 4. Experimental setup for recording scalar and vec- tor holograms and for measuring the diffraction efficien- cies (NPBS: non-polarization beam splitter).

° ú

Ü ¼ 9 470 nm_ © \ " f f ¨ Ã º þ j@ /s 9 600 nm s © _ © \ " f H f ¨ Ã º \ O H כ Ü ¼ Ð z ¤ . ¢ ¸ ô

Ç MO_ 0 l x ¸ 9 þ t Ã º2 ¤ ° ú É r © \ " f f ¨ Ã º ´ ú § É r ì ø Í

PVAë ß ` ¦ 6 x # ë ß H 9 2 £ § _ â Ä º # QÖ ¼ © \ " f

¸ f ¨ Ã º \ O H כ Ü ¼ Ð z ¤ .

Fig. 4 H f . Ë ÐÕ ªÏ þ _ z ´r ç ß r] X ´ òÖ ¦ z ´+ « > © u ¸s 9, ¿ º ¼ # F g _ È Òõ » ¡ ¤ s 0 ^◦ Ð ° ú ` ¦ M : Û ¼º ú f . Ë ÐÕ ª Ï þ

, ¼ # F g _ È Òõ » ¡ ¤ s y y 0 ^◦ , 90 ^◦ { 9 M : 7 ' f . Ë ÐÕ ª Ï þ

` ¦ l 2 ¤ ½ + É Ã º e . f ¨ Ã º Û ¼& 7 à Ô! 3 _ õ \ ¦ ½ ÓÜ ¼ Ð l

H l 2 ¤F g _ [ jl \ q K Á ºr ½ + É Ã º e ` ¦ & ñ ¸ Ð

>

% i . ¿ º l 2 ¤F g _ { 9 y 2θ É r 24 ^◦ s ¦ [ jl _ q Ö

¦ É r 1:1 Ð { 9 r ( . Õ ªo ¦ Ã Ð F g É r Bragg ¸| ` ¦ ë

ß 7 á ¤ ¸2 ¤ { 9 r & l 2 ¤F g _ [ jl \ f . Ë ÐÕ ªÏ þ _ z

´r ç ß r] X ´ òÖ ¦` ¦ 8 £ ¤& ñ % i .

(5)

Fig. 5. Real-time diffraction efficiencies for scalar holo- gram in a MO/PVA film: (a) Grating formation process for various writing beam intensities, (b) erasing process by turning off one of the two writing beams.

Fig. 5(a) H 0.05 wt% _ MO ' ) a MO/PVA 9 2

£

§ \ " f ¿ º l 2 ¤F g _ [ jl y y 140 mW/cm ² , 280 mW/cm ² , 490 mW/cm ² â Ä º Û ¼º ú f . Ë ÐÕ ªÏ þ l 2

¤ õ & ñ _ r] X ´ òÖ ¦ z ´+ « > õ ü < d (9)\ ¦ s 6 x ô Ç r Ð 3 x

?

/l õ \ ¦ < Êa Ð# ï r . l 2 ¤F g _ [ jl ± ú ` ¦ â Ä º

r] X ´ òÖ ¦ É r ¸Ø ¦ r ç ß \ stretched-exponential < ÊÃ º + þ

AI Ð 7 £ x t ë ß l 2 ¤F g _ [ jl Z } É r â Ä º õ ¸& h

t H õ \ ¦ Ð% i . s H d (9) l 2 ¤F g _ [ jl \

'

"

î ½ + É Ã º e % 3 . MO ' ) a MO/PVA 9 2 £ § \ " f [ jl

140 mW/cm ² l 2 ¤F g × æ _ ë ß ] j ô Ç â Ä º Fig.

5(b) õ ° ú É r è õ & ñ _ õ \ ¦ ? / 9 d (11)_ s

: rd Ü ¼ Ð r Ð 3 x ? /l ô Ç כ s . l 2 ¤ õ & ñ õ è õ & ñ _ r

Ð 3 x ? /l ÐÂ Ò' % 3 # Q Ó ü t o & h Ã º[ þ t É r 6 £ § õ ° ú .

Fig. 6. Real-time diffraction efficiencies for vector holo- gram in a MO/PVA film: (a) Grating formation process for various writing beam intensities, (b) erasing process by turning off one of the two writing beams.

δn s =(4.6 ± 0.5) × 10 ⁻⁴ , I s =550 ± 30 mW/cm ² , I s =550

± 30 mW/cm ² , β=0.3 ± 0.05, l 2 ¤ õ & ñ _ τ ^s =35sec, è

õ & ñ _ τ ^s =1.6 ± 0.2sec s .

Fig. 6(a) H 0.05 wt% _ MO/PVA 9 2 £ § \ " f ¿ º l 2

¤F g _ [ jl y y 70 mW/cm ² , 210 mW/cm ² , 350 mW/cm ² { 9 M : 7 ' f . Ë ÐÕ ªÏ þ _ l 2 ¤ õ & ñ s 9 è c

_ [ jl 140 mW/cm ² { 9 M : r] X ´ òÖ ¦ z ´+ « > õ

H Fig. 6(b) ü < ° ú . z ´+ « >& h Ü ¼ Ð % 3 É r õ H y y d (12), (14)` ¦ s 6 x # r Ð 3 x ? /l % i . Fig. 6(a) ÐÂ Ò'

r] X ´ òÖ ¦ s l 2 ¤F g _ [ jl 7 £ x < Ê\ stretched- exponential < ÊÃ º + þ AI Ð 7 £ x < Ê` ¦ · ú Ã º e % 3 . Fig.

6 _ r Ð 3 x ? /l Ð % 3 É r Ó ü t o Ã º[ þ t É r δn v = (3.1 ± 0.3)

× 10 ⁻⁴ , I s = 220 ± 20 mW/cm ² , β v = 0.32 ± 0.04, l 2

¤ õ & ñ _ τ ^v = 27sec, è õ & ñ _ τ ^v = 25sec s .

1 l x& h ì ø Í6 £ x : £ ¤$ í ` ¦ ¶ ú ( R Ðl 0 AK " f l 2 ¤F g _ ON/OFF

~

½ ÓZ O \ ¿ º l 2 ¤F g × æ ë ß ` ¦ ] j ô Ç ~ ½ ÓZ O õ ¿ º

(6)

Fig. 7. Optical erasing processes: (a) scalar hologram, (b) vector hologram (*: a single beam erasing method, o:

two writing beam removed method or spontaneous decay process).

l

2 ¤F g ¸¿ º\ ¦ ] j ô Ç ~ ½ ÓZ O Ü ¼ Ð f . Ë ÐÕ ªÏ þ è õ & ñ ` ¦ q

§ % i . Û ¼º ú f . Ë ÐÕ ªÏ þ \ " f MO 0.15 wt%'

) a MO/PVA ~ Ã Ì} \ " f ¿ º l 2 ¤F g _ [ jl y y 70 mW/cm ² â Ä º ¿ º t OFF ~ ½ ÓZ O \ É r è õ

&

ñ _ r] X ´ òÖ ¦ z ´+ « > õ H Fig. 7(a) ü < ° ú . ¢ ¸ô Ç Fig. 7(b) H 7 ' f . Ë ÐÕ ªÏ þ \ " f MO 0.15 wt%'

)

a MO/PVA ~ Ã Ì} \ " f ¿ º l 2 ¤F g _ [ jl y y 70 mW/cm ² { 9 M : ¿ º t è ~ ½ ÓZ O ` ¦ q §ô Ç כ s . ¿ º l

2 ¤F g × æ _ l 2 ¤F g ë ß ` ¦ ] j ô Ç â Ä º ¿ º l 2 ¤F g ¸

¿

º\ ¦ ] j Ù þ ¡` ¦ M : Ð 8 É r 6 £ x ² ú 5 Å q ¸\ ¦ Í Ç x . ¢ ¸ ô

Ç ¿ º l 2 ¤F g ¸¿ º\ ¦ ] j ô Ç â Ä º Û ¼º ú f . Ë ÐÕ ªÏ þ \ " f

H l 2 ¤ ) a & ñ Ð ¢ - a y è ÷ & H ì ø Í 7 ' f . Ë ÐÕ ªÏ þ

\

" f H & ñ Ð_ 50 %ë ß s è ÷ & H כ ` ¦ S X ½ + É Ã º e

%

3 . ¢ ¸ô Ç 7 ' f . Ë ÐÕ ªÏ þ _ r] X ´ òÖ ¦ s Û ¼º ú f . Ë ÐÕ ª Ï þ

_ r] X ´ òÖ ¦ \ q K 4 ∼ 5C & ñ ¸ ß ¼ 9 Û ¼º ú f . Ë

ÐÕ ªÏ þ _ 6 £ x ² ú 5 Å q ¸ 8 É r כ ` ¦ · ú Ã º e % 3 . s כ

Fig. 8. (a) Saturation intensity vs. MO concentrations, (b) maximum nonlinear refractive index change vs. MO concentrations.

É

"

î r ç ß ÷ r ë ß m Ò o è ì r _ F C \ P 5 Å q ¸\ ¸ _ > r

l M :ë H s . Ò o è ì r _ F C \ P 5 Å q ¸ H Ò o è ì r \ ¦

· ¡

¸ ú Å Ò H B à Ôa Ë :Û ¼_ 7 á x À Ó, $ í | 9 x 9 0 l x ¸\ % ò ¾ Ó` ¦ ~ Ã Î Ü

H ½ Ós .

¦ e . í oy © ¸ I s ü < MO 0 l x ¸ H ì ø Íq Y V ' a > \ e Ü ¼ 9 δn É r f . Ë ÐÕ ªÏ þ _ 7 á x À Ó\ © ' a\ O s Ò o è 0 l x ¸ü < q Y V

'

| 9 Ã º2 ¤ ¢ ¸ H Ò o è 0 l x ¸ 7 £ x ½ + ÉÃ º2 ¤ þ j@ / q + þ A Ï ã J ] X

Ò ¦ o & t > H d` ¦ · ú Ã º e % 3 . s כ É r 7 ' f . Ë

ÐÕ ªÏ þ _ â Ä º Ò o è 0 l x ¸ 7 £ x < Ê\ 4 ¤Ï ã J] X s 7 £ x

< Ê` ¦ _ p ô Ç .

(7)

IV. + s Ç Â ] Ø

MO _ 0 l x ¸\ ] j ) a MO/PVA ¦ì r ~ Ã Ì} ` ¦ s

6 x # l 2 ¤F g _ ¼ # F g ~ ½ Ó ¾ Ó\ É r Û ¼º ú f . Ë ÐÕ ªÏ þ õ

7 ' f . Ë ÐÕ ªÏ þ _ z ´r ç ß r] X ´ òÖ ¦` ¦ 8 £ ¤& ñ % i ¦ 3ï r 0

A> ¸+ þ A\ " f É Òo \ / å L Ã º > hü < stretched-exponential

< ÊÃ º\ ¦ s 6 x # % 3 # Q r] X ´ òÖ ¦ s : rd Ü ¼ Ð z ´+ « > õ

\ ¦ & ñ | ¾ Ó& h Ü ¼ Ð [ O " î ½ + É Ã º e % 3 . r Ð 3 x ? /l ÐÂ Ò' q

+ þ A F g < Æ : £ ¤$ í © Ã º\ ¦ % 3 ` ¦ Ã º e % 3 Ü ¼ 9 stretched- exponential < ÊÃ º\ ¦ ¸{ 9 < ÊÜ ¼ Ð+ l > r _ s : r \ " f Â Ò 7

á ¤Ù þ ¡~ & h ` ¦ > h # ´ òõ & h Ü ¼ Ð ì r$ 3 ½ + É Ã º e % 3 . ¿ º

t F g < Æ& h è ~ ½ ÓZ O Ü ¼ ÐÂ Ò' f . Ë ÐÕ ªÏ þ _ 1 l x& h ì ø Í6 £ x` ¦ ì

r$ 3 ô Ç õ , Û ¼º ú f . Ë ÐÕ ªÏ þ _ 1 l x& h ì ø Í6 £ x 5 Å q ¸ Ø Ô Ù

¼ Ð z ´r ç ß f . Ë ÐÕ ªA x ½ ¨\ & h ½ + Ë 9 7 ' f . Ë ÐÕ ª Ï þ

º e % 3 .

P

c p 8 ý ò k >

: r ½ ¨ H 2006¸ ¸ ½ ¨ ¸ § t " é ¶ Ü ¼ Ð Ã º' % i Ü ¼ 9 s

\ y × ¼w n m .

Y

c p w Ã U Ø ô

[1] Y. Silberberg and I. Bar-Joseph, IEEE J. Quantum

Electron. QE-17, 1967 (1981).

[2] Y. Q. Yang, H. S. Fei, Z. Q. Wei, Q. G. Yang, G. J.

Shun and L. Han, Optics Comm. 123, 189 (1996).

[3] C. H. Kwak, W. Y. Hwang, J. S. Jeong, H. H. Suh and E. H. Lee, Appl. Opt. 33, 3189 (1994).

[4] Z. Sekkat and W. Knoll, J. Opt. Soc. Am. B. 12, 1855 (1995).

[5] Sh. D. Kakichashvili, Sov. J. Quantum Electron. 13, 1317 (1983).

[6] R. A. Lessard and J. J. A. Couture, Mol. Cryst. Liq.

Cryst. 183, 451 (1990).

[7] T. Huang and K. H. Wagner, Appl. Opt. 33, 7634 (1994).

[8] T. Todorov, L. Nikolova and N. Tomova and V.

Dragostinova, IEEE J. Quantum Electron. QE-22, 1262 (1985).

[9] L. Nikolova and T. Todorov, Opt. Acta. 31, 579 (1984).

[10] C. H. Kwak, SAE MULLI 37, 153 (1997).

[11] S. Y. Park, S. H. Kim, Trends in Metals & Materials Engineering 15(4), 5 (2002).

[12] H. R. Yang, E. J. Kim, S. J. Lee, G. Y. Kim, J. H.

Yi and C. H. Kwak, Sae Mulli 5, 424 (2005).

[13] H. L. Fragnito, S. F. Pereira and A. Kiel, J. Opt.

Soc. Am. B 8, 1309 (1987).

[14] H. Kogelnik, Bell Syt. Tech. J. 48, 2909 (1969).

(8)

Measurements of the Diffraction Efficiency of Scalar and Vector Holograms in Azo-Dye-Doped PVA Films

Hye Ri Yang, Eun Ju Kim, Gun Yeup Kim, Sun Young Park and Chong Hoon Kwak ^∗ Department of Physics, Yeungnam University, Gyeongsan 712-749

(Received 10 November 2006)

We fabricated azo-dye-doped poly vinyl alcohol (PVA) films for various concentrations of dye and measured the real-time diffraction efficiencies of scalar and vector holograms for holographic grating formations and grating erasures. Analytic expressions for the transient behaviors of the diffraction efficiency in the azo-dye-doped PVA film were derived by adopting the Fourier expansion method based on the rate equations of three-level system with stretched-exponential kinetics. We also compared the differences in the hologram formation dynamics between scalar and vector holograms.

PACS numbers: 42.65, 42.70.N, 78.20.C

Keywords: Azo dye, MO/PVA thin film, Scalar hologram, Vector hologram, Polarization hologram, Diffraction efficiency, Photoisomerization, Photoinduced anisotropy, Photoinduced birefringence, Stretched- exponential function, Nonlinear refractive index

∗

E-mail: chkwak@yu.ac.kr

 º t  } º w Ä Z Ø U c lT c l8 ý ­ ³ o ÿ z º§ q  Ê Ý s ð ' [ ÿ z º§ q  8 ý  ¤X N Ë



 º t  } º w Ä Z Ø  U c lT c l8 ý ­ ³  o  ÿ z º§ q  Ê Ý s ð ' [ ÿ z º§ q  8 ý  ¤X N Ë

è

¡A jP  ·  »ª <® £ ·  »Z Ì * ° ·   ` 9 ÷ 7 B ·  + 2 ø ¶ B0 å  ∗

% ò

z  @ / < Æ § Ó ü t o  < Æõ ,  â í ß  712-749 (2006¸  11 Z 4 10{ 9  ~ Ã Î6 £ §)



 ¸ Ò  o è_  0 l x  ¸\  ¦ ² ú o  #  Methylorang '    ) a  ¦ì  r   ~ Ã Ì}   (MO/PVA)`  ¦ ] j    ¦ f . Ë  Ð Õ

ªÏ þ      + þ A$ í õ   è  õ & ñ \  @ /ô  Ç Û ¼º ú   f . Ë  ÐÕ ªÏ þ õ  7 '  f . Ë  ÐÕ ªÏ þ _  r] X ´ òÖ  ¦`  ¦ 8 £ ¤& ñ % i  .

Stretched-exponential  < ÊÃ º\  ¦  ¸{ 9 ô  Ç 3ï  r 0 A> _  Ö  ¦ ~ ½ Ó& ñ d  `  ¦  Ð@ / Ð É Òo \  / å L Ã º   > h ~ ½ ÓZ O Ü ¼ Ð r  ç

ß  7 á x5 Å q& h   r] X ´ òÖ  ¦ s  : r`  ¦ Ä » ¸ % i  . ¢ ¸ô  Ç f . Ë  ÐÕ ªÏ þ _  l 2  ¤,  è  õ & ñ `  ¦ :  x #  Û ¼º ú   f . Ë  Ð Õ

ªÏ þ õ  7 '  f . Ë  ÐÕ ªÏ þ _  + þ A$ í B j& m 7 £ § _  s \  ¦ S X    % i  .

PACS numbers: 42.65, 42.70.N, 78.20.C

Keywords:   ¸ Ò  o è, MO/PVA ~ Ã Ì}  , Û ¼º ú   f . Ë  ÐÕ ªÏ þ , 7 '  f . Ë  ÐÕ ªÏ þ , ¼ # F g f . Ë  ÐÕ ªÏ þ , r] X ´ òÖ  ¦, F g s $ í | 9  o, F

g Ä » ¸ q 1 p x ~ ½ Ó$ í , F g Ä » ¸ 4  ¤Ï ã J] X , stretched-exponential  < ÊÃ º, q   + þ A Ï ã J] X Ò  ¦

I. " e Â ] Ø



í ¦5 Å q, @ /6 x | ¾ Ó & ñ  Ð_  $  © `  ¦ 0 Aô  Ç F g  < Æ& h   ~ ½ ÓZ O   î

 r X <   Ð f . Ë  ÐÕ ªÏ þ \  @ /ô  Ç   ½ ¨ ² D G ? /ü @\ " f  Ö ¸ µ 1 Ï y

   '  ÷ & ¦ e   . f . Ë  ÐÕ ªÏ þ  É r z ´r ç ß  % o  0 p x  ¦ B

| 9 _  ô  Ç t & h \  ×  æ f . Ë  ÐÕ ªÏ þ `  ¦ l 2  ¤ ½ + É Ã º e  # Q  ¦x 9 



¸_   è \  ¦ ë ß [ þ t Ã º e     H  © & h  1 p x Ü ¼ Ð F g  < Æ ì  r  \ " f

×

 æ כ ¹ô  Ç  o \  ¦ t   ¦ e   . s  Qô  Ç f . Ë  ÐÕ ªÏ þ  B | 9  Ð

 Ö

¸ µ 1 Ïy    ½ ¨÷ & ¦ e    H   ¸ (azo) > \ P  (methylorange, methylred 1 p x) _  Ò  o è '    ) a  ¦ì  r   ~ Ã Ì}   É r y   F g % ò

%

i _   © õ  ¼ # F g _    × þ $ í Ü ¼ Ð   K    ;  ¤, 0 A © õ  ¼ # F g



t   ¦ 9ô  Ç 3+1 " é ¶ (/ B N ç ß +¼ # F g) _  & ñ  Ð l 2  ¤ s  0 p x ô

 Ç D h Ðî  r & ñ  Ð$  ©  B | 9 s  . ¢ ¸ô  Ç 8 A# Qè ß  B j ¸o  6 fµ 1 Ï

$ í

, Z  } É r ¨ 8  â & h î ß & ñ $ í ,   É r 1 l x& h ì ø Í6 £ x : £ ¤$ í Ü ¼ Ð   

#

 1 l x& h f . Ë  ÐÕ ªA x    ½ ¨ [1,2]\  6 £ x6 x ÷ & ¦ e  Ü ¼ 9   ¸ Ò 

o è ì  r  _  F g s $ í | 9  o (photoisomerization)\  _ ô  Ç F g Ä

» ¸ q 1 p x ~ ½ Ó$ í `  ¦ s 6 x #  ¼ # F g  © I _    o\    É r ¼ # F

g Û ¼0 Ag A [3]õ  ° ú  É r F g   ñ% o ü < F g B j ¸o  ì  r  \  6 £ x 6

x l  0 AK  ´ ú § É r   ½ ¨ s À Ò# Qt  ¦ e   . Sekkat [4]  H



 ¸ Ò  o è '    ) a  ¦ì  r   ~ Ã Ì}  \ " f ¼ # F g : £ ¤$ í `  ¦  ¦ 9 ô

 Ç r ç ß  7 á x5 Å q& h   4  ¤Ï ã J] X  : £ ¤$ í `  ¦   ½ ¨ % i Ü ¼ 9, 1974¸ 

½

¨  èº  _  Kakichashvili Õ ªÒ  ¨ [5] s  F g Ä » ¸ q 1 p x ~ ½ Ó$ í B 

| 9

\ " f ¼ # F g f . Ë  ÐÕ ªÏ þ  (polarization hologram)_  l 2  ¤ s

 0 p x  < Ê`  ¦  Ð  s Ê ê, H   _  Lessard Õ ªÒ  ¨ [6] É r Ò  o



è '    ¦ì  r   ~ Ã Ì}  _  ¼ # F g f . Ë  ÐÕ ªÏ þ _  F g  è  > hµ 1 Ï\ 

E-mail: chkwak@yu.ac.kr

 '

a ô  Ç  7 Hë  H`  ¦, p ² D G _  Wagner Õ ªÒ  ¨ [7] É r f . Ë  ÐÕ ªÏ þ _  r ] X

´ òÖ  ¦ \   ' a ô  Ç   ½ ¨  7 Hë  H`  ¦ µ 1 Ï³ ð % i  . Õ ªo  ¦ 1986¸  Todorov Õ ªÒ  ¨ [8,9] s    ¸ Ò  o è '    ) a  ¦ì  r   ~ Ã Ì}  `  ¦ s

6 x #  F g Ä » ¸ q 1 p x ~ ½ Ó$ í (photoinduced anisotropy)\ 

 '

a ô  Ç  7 Hë  H`  ¦ µ 1 Ï³ ð % i  . Kwak [10] É r   ½ + Ë 1 l x K $ 3 `  ¦ :



x #  q   + þ A Kerr B | 9 \  l 2  ¤ ÷ &  H Û ¼º ú   f . Ë  ÐÕ ªÏ þ õ  7 '  f . Ë  ÐÕ ªÏ þ _  r] X ´ òÖ  ¦`  ¦ K $ 3 % i  . ¢ ¸ô  Ç   ¸ Ò  o



èü < ° ú  É r Ä »l   èF \  ¦ s 6 x ô  Ç WORM (write once read many) ~ ½ Ód  _  CD-ROMõ  DVD-ROMs   © 6 x o÷ & ¦ e   Ü

¼ 9 Ò  o è_  F g s $ í | 9  o\  _ ô  Ç ³ ð  d  y       (surface relief grating, SRG)\  ¦ s 6 x ô  Ç HDDS (holographic digital data storage) _  0 p x$ í  ¸  Ð% i   [11].



: r  7 Hë  H \ " f  H   ¸ > \ P _  Ò  o è ×  æ \ " f methylorange (MO)  '    ) a  ¦ì  r   ~ Ã Ì}  `  ¦ Ò  o è 0 l x  ¸\  ¦ Ø Ô>  ] j  

 ¦ s  F g   D ¥ ½ + Ëz ´+ « >\ " f l 2  ¤F g _  ¼ # F g ~ ½ Ó ¾ Ó\    É r Û

¼º ú   f . Ë  ÐÕ ªÏ þ õ  7 '  f . Ë  ÐÕ ªÏ þ _  r] X ´ òÖ  ¦`  ¦ 8 £ ¤& ñ 

%

i  . 3ï  r 0 A_  \  -t  ï  r 0 A  ¸+ þ A\  stretched-exponential



< ÊÃ º\  ¦  ¸{ 9  #  Ä » ¸ô  Ç q   + þ A Ï ã J] X Ò  ¦`  ¦ [ jl     \ 

@

/ #  É Òo \  / å L Ã º   > h #  r] X ´ òÖ  ¦ s  : r`  ¦ > hµ 1 Ï 



¦ z ´+ « >   õ ü < q  §, ì  r$ 3 % i  . ¢ ¸ô  Ç f . Ë  ÐÕ ªÏ þ _  l  2



¤ õ   è  õ & ñ `  ¦ :  x #  Û ¼º ú   f . Ë  ÐÕ ªÏ þ õ  7 '  f . Ë  Ð Õ

ªÏ þ _  + þ A$ í B j& m 7 £ § _  s \  ¦ S X    % i  .

II. T  Â ] Ø

MO  '    ) a  ¦ì  r   ~ Ã Ì}   MO/PVA (poly vinyl al-

º t } º w Ä Z Ø U c lT c l8 ý ³ o ÿ z º§ q Ê Ý s ð ' [ ÿ z º§ q 8 ý ¤X N Ë

º t } º w Ä Z Ø U c lT c l8 ý ³ o ÿ z º§ q Ê Ý s ð ' [ ÿ z º§ q 8 ý ¤X N Ë

¡A jP · »ª <® £ · »Z Ì * ° · ` 9 ÷ 7 B · + 2 ø ¶ B0 å ^∗

z @ / < Æ § Ó ü t o < Æõ , â í ß 712-749 (2006¸ 11 Z 4 10{ 9 ~ Ã Î6 £ §)

¸ Ò o è_ 0 l x ¸\ ¦ ² ú o # Methylorang ' ) a ¦ì r ~ Ã Ì} (MO/PVA)` ¦ ] j ¦ f . Ë Ð Õ

ªÏ þ + þ A$ í õ è õ & ñ \ @ /ô Ç Û ¼º ú f . Ë ÐÕ ªÏ þ õ 7 ' f . Ë ÐÕ ªÏ þ _ r] X ´ òÖ ¦` ¦ 8 £ ¤& ñ % i .

Stretched-exponential < ÊÃ º\ ¦ ¸{ 9 ô Ç 3ï r 0 A> _ Ö ¦ ~ ½ Ó& ñ d ` ¦ Ð@ / Ð É Òo \ / å L Ã º > h ~ ½ ÓZ O Ü ¼ Ð r ç

ß 7 á x5 Å q& h r] X ´ òÖ ¦ s : r` ¦ Ä » ¸ % i . ¢ ¸ô Ç f . Ë ÐÕ ªÏ þ _ l 2 ¤, è õ & ñ ` ¦ : x # Û ¼º ú f . Ë Ð Õ

ªÏ þ õ 7 ' f . Ë ÐÕ ªÏ þ _ + þ A$ í B j& m 7 £ § _ s \ ¦ S X % i .

Keywords: ¸ Ò o è, MO/PVA ~ Ã Ì} , Û ¼º ú f . Ë ÐÕ ªÏ þ , 7 ' f . Ë ÐÕ ªÏ þ , ¼ # F g f . Ë ÐÕ ªÏ þ , r] X ´ òÖ ¦, F g s $ í | 9 o, F

g Ä » ¸ q 1 p x ~ ½ Ó$ í , F g Ä » ¸ 4 ¤Ï ã J] X , stretched-exponential < ÊÃ º, q + þ A Ï ã J] X Ò ¦

í ¦5 Å q, @ /6 x | ¾ Ó & ñ Ð_ $ © ` ¦ 0 Aô Ç F g < Æ& h ~ ½ ÓZ O î

r X < Ð f . Ë ÐÕ ªÏ þ \ @ /ô Ç ½ ¨ ² D G ? /ü @\ " f Ö ¸ µ 1 Ï y

' ÷ & ¦ e . f . Ë ÐÕ ªÏ þ É r z ´r ç ß % o 0 p x ¦ B

| 9 _ ô Ç t & h \ × æ f . Ë ÐÕ ªÏ þ ` ¦ l 2 ¤ ½ + É Ã º e # Q ¦x 9

¸_ è \ ¦ ë ß [ þ t Ã º e H © & h 1 p x Ü ¼ Ð F g < Æ ì r \ " f

æ כ ¹ô Ç o \ ¦ t ¦ e . s Qô Ç f . Ë ÐÕ ªÏ þ B | 9 Ð

Ö

¸ µ 1 Ïy ½ ¨÷ & ¦ e H ¸ (azo) > \ P (methylorange, methylred 1 p x) _ Ò o è ' ) a ¦ì r ~ Ã Ì} É r y F g % ò

i _ © õ ¼ # F g _ × þ $ í Ü ¼ Ð K ; ¤, 0 A © õ ¼ # F g

t ¦ 9ô Ç 3+1 " é ¶ (/ B N ç ß +¼ # F g) _ & ñ Ð l 2 ¤ s 0 p x ô

Ç D h Ðî r & ñ Ð$ © B | 9 s . ¢ ¸ô Ç 8 A# Qè ß B j ¸o 6 fµ 1 Ï

, Z } É r ¨ 8 â & h î ß & ñ $ í , É r 1 l x& h ì ø Í6 £ x : £ ¤$ í Ü ¼ Ð

1 l x& h f . Ë ÐÕ ªA x ½ ¨ [1,2]\ 6 £ x6 x ÷ & ¦ e Ü ¼ 9 ¸ Ò

o è ì r _ F g s $ í | 9 o (photoisomerization)\ _ ô Ç F g Ä

» ¸ q 1 p x ~ ½ Ó$ í ` ¦ s 6 x # ¼ # F g © I _ o\ É r ¼ # F

g Û ¼0 Ag A [3]õ ° ú É r F g ñ% o ü < F g B j ¸o ì r \ 6 £ x 6

x l 0 AK ´ ú § É r ½ ¨ s À Ò# Qt ¦ e . Sekkat [4] H

¸ Ò o è ' ) a ¦ì r ~ Ã Ì} \ " f ¼ # F g : £ ¤$ í ` ¦ ¦ 9 ô

Ç r ç ß 7 á x5 Å q& h 4 ¤Ï ã J] X : £ ¤$ í ` ¦ ½ ¨ % i Ü ¼ 9, 1974¸

¨ èº _ Kakichashvili Õ ªÒ ¨ [5] s F g Ä » ¸ q 1 p x ~ ½ Ó$ í B

\ " f ¼ # F g f . Ë ÐÕ ªÏ þ (polarization hologram)_ l 2 ¤ s

0 p x < Ê` ¦ Ð s Ê ê, H _ Lessard Õ ªÒ ¨ [6] É r Ò o

è ' ¦ì r ~ Ã Ì} _ ¼ # F g f . Ë ÐÕ ªÏ þ _ F g è > hµ 1 Ï\

'

a ô Ç 7 Hë H` ¦, p ² D G _ Wagner Õ ªÒ ¨ [7] É r f . Ë ÐÕ ªÏ þ _ r ] X

´ òÖ ¦ \ ' a ô Ç ½ ¨ 7 Hë H` ¦ µ 1 Ï³ ð % i . Õ ªo ¦ 1986¸ Todorov Õ ªÒ ¨ [8,9] s ¸ Ò o è ' ) a ¦ì r ~ Ã Ì} ` ¦ s

6 x # F g Ä » ¸ q 1 p x ~ ½ Ó$ í (photoinduced anisotropy)\

'

a ô Ç 7 Hë H` ¦ µ 1 Ï³ ð % i . Kwak [10] É r ½ + Ë 1 l x K $ 3 ` ¦ :

x # q + þ A Kerr B | 9 \ l 2 ¤ ÷ & H Û ¼º ú f . Ë ÐÕ ªÏ þ õ 7 ' f . Ë ÐÕ ªÏ þ _ r] X ´ òÖ ¦` ¦ K $ 3 % i . ¢ ¸ô Ç ¸ Ò o

èü < ° ú É r Ä »l èF \ ¦ s 6 x ô Ç WORM (write once read many) ~ ½ Ód _ CD-ROMõ DVD-ROMs © 6 x o÷ & ¦ e Ü

¼ 9 Ò o è_ F g s $ í | 9 o\ _ ô Ç ³ ð d y (surface relief grating, SRG)\ ¦ s 6 x ô Ç HDDS (holographic digital data storage) _ 0 p x$ í ¸ Ð% i [11].

: r 7 Hë H \ " f H ¸ > \ P _ Ò o è × æ \ " f methylorange (MO) ' ) a ¦ì r ~ Ã Ì} ` ¦ Ò o è 0 l x ¸\ ¦ Ø Ô> ] j

¦ s F g D ¥ ½ + Ëz ´+ « >\ " f l 2 ¤F g _ ¼ # F g ~ ½ Ó ¾ Ó\ É r Û

¼º ú f . Ë ÐÕ ªÏ þ õ 7 ' f . Ë ÐÕ ªÏ þ _ r] X ´ òÖ ¦` ¦ 8 £ ¤& ñ

i . 3ï r 0 A_ \ -t ï r 0 A ¸+ þ A\ stretched-exponential

< ÊÃ º\ ¦ ¸{ 9 # Ä » ¸ô Ç q + þ A Ï ã J] X Ò ¦` ¦ [ jl \

/ # É Òo \ / å L Ã º > h # r] X ´ òÖ ¦ s : r` ¦ > hµ 1 Ï

¦ z ´+ « > õ ü < q §, ì r$ 3 % i . ¢ ¸ô Ç f . Ë ÐÕ ªÏ þ _ l 2

¤ õ è õ & ñ ` ¦ : x # Û ¼º ú f . Ë ÐÕ ªÏ þ õ 7 ' f . Ë Ð Õ

ªÏ þ _ + þ A$ í B j& m 7 £ § _ s \ ¦ S X % i .

II. T Â ] Ø

MO ' ) a ¦ì r ~ Ã Ì} MO/PVA (poly vinyl al-

cohol) H Y Us $ F g \ _ ô Ç Ò o è_ trans ↔ cis F g s $ í | 9

o Ð # q + þ A F g < Æ : £ ¤$ í s 9 Ò o è ^ _ q

1 p x ~ ½ Ó$ í \ _ K " f s Ò o$ í (dichroism)õ 4 ¤Ï ã J] X (bire- fringence) s Ä » ¸ ) a . F g \ _ K " f 4 ¤ è Ï ã J] X Ò ¦ _ z ´Ã º Â

Òì r s q 1 p x ~ ½ Ó$ í ` ¦ { H â Ä º\ ¦ F g Ä » ¸ 4 ¤Ï ã J] X , ) Ã º Â Ò ì

r s q 1 p x ~ ½ Ó$ í ` ¦ { H â Ä º\ ¦ F g Ä » ¸ s Ò o$ í s 9 s

\ ¦ 8 ú xg A # F g Ä » ¸ q 1 p x ~ ½ Ó$ í s ¦ ô Ç [12]. Trans

© I _ Ò o è ì r H { 9 ) a Y Us $ F g \ _ K " f cis © I

Ð # l ÷ & 9 F g s : r ¸ o\ _ K " f \ -t \ ¦ ~ ½ Ó Ø

¦ " f î ß & ñ ô Ç trans © I Ð H F g s $ í | 9 o : £ ¤$ í

¦ · p . F C \ P ) a trans © I _ Ò o è ì r H " é ¶ A _ trans © I \ q K $ H $ ¦o 90 ^◦ ë ß p u r ) a © I \ ¦

> ÷ & 9 ¼ # F g ) a Y Us $ F g s { 9 H â Ä º Ò o è ì r

H { 9 F g _ Ã ºf ~ ½ Ó ¾ ÓÜ ¼ Ð C \ P r ~ ´ Ã º e Ü ¼Ù ¼ Ð 7 '

f . Ë ÐÕ ªÏ þ l 2 ¤ ¸ 0 p x .

1. ³ o ÿ z º§ q Û

¼º ú f . Ë ÐÕ ªÏ þ É r f . Ë ÐÕ ªÏ þ ` ¦ l 2 ¤ l 0 AK " f 6

x H ¿ º l 2 ¤F g _ ¼ # F g ~ ½ Ó ¾ Ós ° ú É r â Ä º\ ¦ ´ ú 9 ç ß [ O & h ¿ º l 2 ¤F g s í o f ¨ Ã º Ó ü t| 9 \ { 9 /

N ç ß & h Ü ¼ Ð Å Òl & h ç ß [ O Á º] ( [ jl (intensity grating) + þ A$ í ÷ & ¦ s # Q" f x 9 ¸ (population grat- ing) Ä » ¸ ) a .

MO/PVA 9 2 £ § É r í o f ¨ Ã º Ó ü t| 9 Ð" f # Q q + þ A F g

< Æ & ³ © [ þ t É r Fig. 1 õ ° ú É r 3ï r 0 A \ -t ¸+ þ AÜ ¼ Ð [ O " î

)

a [4,8,12]. © I 1 É r { © I (< Ê É r trans © I ), © I

2 H # l © I s 9, © I 3 É r ï r î ß & ñ © I (< Ê É r cis © I

) Ð" f © @ /& h Ü ¼ Ð | Ã º" î τ \ ¦ . 3ï r 0 A ¸+ þ AÜ ¼

ÐÂ Ò' Ö ¦ ~ ½ Ó& ñ d Ü ¼ Ð è q Ã º e [4].

τ ^β+1 t ^β−1 (1 − 1) dN ₂ (t)

dt = (W N ₁ − kN 2 ) β