全息数据存储因具有极快的传输速率和极高的存储密度,而被认为是光存储领域最有前途的发展方向之一。而全息存储介质的发展是制约全息存储设备商品化的关键因素。有机光致变色材料掺杂的聚合物介质因具有可擦写、高分辨、低价格、快响应等优点而在全息存储领域得到了广泛关注。螺噁嗪（Spirooxazine, SO）是近些年来发展起来的一类新型有机光致变色材料,具有很高的热稳定性和抗疲劳性。在紫外光激励下,螺噁嗪分子发生碳氧键断裂,由无色的螺环结构转变为有色开放的部花青两性离子结构；而部花青分子可以通过光化学过程或热弛豫转回原始的螺环结构。螺噁嗪分子非线性光学性质较差；而部花青分子由于非中心对称结构而拥有极佳的非线性光学性质,其电偶极矩是目前已知有机物当中最大的几类之一本文首先通过微波法快速合成了两种不同取代基的螺噁嗪化合物（SO1, SO2）,之后通过旋涂法制备了含螺噁嗪的聚甲基丙烯酸甲脂（SO1（2）/PMMA）薄膜,并作为全息存储介质（简称存储介质）进行了以下4个方面的特性研究：1光致变色特性研究。利用紫外-可见分光光度计测试了两种存储介质的吸收光谱,通过双能级模型拟合测试结果,得到了SO1（2）/PMMA存储介质的热速率常数,说明二者在热稳性上的显著差异。利用荧光光谱仪检测了两种存储介质在紫外光激发下的荧光特性,分析了存储介质热稳性对荧光光谱时间依赖关系的影响。2光致各向异性特性研究。利用泵浦-探测法测量了SO1/PMMA存储介质光致双折射值的动力学过程,表征了其光致各向异性特性的实时演化规律。产生光致各向异性的微观机制有分子角度烧孔机制、分子角度重排机制和分子角度扩散机制三类。当泵浦光激励存储介质时,分子角度烧孔机制首先起主导作用,随着激励时间的推移,分子角度重排机制表现明显,而在热随机化的驱动下,分子角度扩散机制又产生作用。基于以上分析,本文建立了全息存储介质光致各向异性动力学方程,提出泵浦光光取向和光异构的双重作用,描述了光取向与热随机化的竞争过程,较好地解释了光强变化和偏振夹角变化下的双折射值实时演化过程,同时指出“常数模型”仅适用于拟合低光强激发下的双折射值动力学过程；而“热效应模型”特别适用于高功率泵浦的情况。3偏振全息存储特性研究。讨论了偏振全息光栅的种类,并利用琼斯矩阵进行了数学描述,推导了不同干涉模式下的衍射效率一般表达式,定性地指出了衍射效率的动力学趋势。给出了SO1（2）/PMMA存储介质S-S和S-P偏振全息记录的实验结果和在紫外光伴随下的S-S全息光栅擦除的动力学过程,实验结果与建立的衍射效率函数曲线符合得很好,表明异构光栅与取向光栅的生长过程存在竞争。在热稳定性较好的SO1/PMMA存储介质中,S-S干涉模式下异构光栅的擦除过程伴随着瞬态取向光栅的形成。4光开关特性研究。介绍了光开关器件的特性参数。通过控制光源强度和偏振态的变化实现了信号光光强的周期性调制,并给出了SO1/PMMA存储介质的开关比和开关时间。表明该存储介质可以应用于未来全光通信的开关装置中。最后,对本文的工作进行了总结,提出了进一步工作的展望。