【正文】 相變光盤可直接進行重寫，從而大大縮短了數(shù)據(jù)的存取時間。 ? 直接重寫式相變光盤存儲器，只需一束激光、一套光路完成全部讀、寫、擦功能，可與一次寫入存儲器兼容。 圖 6— 29光盤存儲器的雙光束光學系統(tǒng) 2023/3/28 60 光與現(xiàn)代科技 3．激光光盤存儲器 2 ? 其中關鍵器件的作用如下： ? 1— 寫／讀激光器 ( u m)； ? 5— 二向色反射鏡，它只反射特定波長的入射光； ? 11— 刀口，將從光盤反射回來的激光分割為兩部分，分別進入探測器 12和 13，得到讀出和聚焦、跟蹤誤差信號； ? 1 19— 對正、負柱面透鏡，改變光束為橢圓截面，以利擦除； ? 17— 偏振分束器； 14— 擦除激光器。 ? 隨著短波長激光技術和其它光學存儲技術的成熟以及新存儲介質(zhì)材料的發(fā)現(xiàn)，激光光盤存儲技術還將有更大的發(fā)展。 信息以全息圖的形式存儲在一定的擴展體積內(nèi)，因而具有高度的冗余度。存儲密度的理論極限值為 1／入。目前多信道 CCD探測陣列的運行速度已達到128MHz／ s，采用并行探測陣列的全息存儲系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸率將有望達 8Gbits／ s。 塊狀角度復用體全息存儲用角度多重法存儲多個全息圖，讀出時若用物光中的某幅圖像光波(或其部分 )照射其公共體積，則會讀出一系列不同方向的“參考光”，其強度大小代表對應存儲圖像與輸入圖像之間的相似程度，利用此關聯(lián)特性，可以實現(xiàn)關聯(lián)尋址操作。 ? 圖 630b是其再現(xiàn)示意圖。 2023/3/28 67 光與現(xiàn)代科技 2．全息存儲的應用 ? (1)數(shù)字數(shù)據(jù)的存儲 ? 1997年，一個集成化的角度復用全息存儲模塊 (如圖 631所示 )由 Drolet等人設計出來。 圖 631緊湊型集成化的角度復用全息存儲模塊 (1)數(shù)字數(shù)據(jù)的存儲 2023/3/28 69 光與現(xiàn)代科技 2．全息存儲的應用 ? (2)超大容量全息存儲器 ? 人們利用體全息材料進一步研究超大容量的全息存儲技術，目前已經(jīng)發(fā)展了幾種盤式全息存儲的方案，如三維盤式全息存儲方案就是實現(xiàn)超大容量存儲的一種途徑。 2023/3/28 70 光與現(xiàn)代科技 2．全息存儲的應用 ? 研究發(fā)現(xiàn)：角度復用和波長復用可以存儲的全息圖總數(shù)大致相同，但波長復用有著更高的面密度。 ? 電子俘獲存儲方式可具有這些特點，它是通過低能量激光去俘獲光盤特定斑點處的電子來實現(xiàn)存儲的，它是一種高度局域化的光電子過程。 2023/3/28 72 光與現(xiàn)代科技 電子俘獲光存儲技術 1 ? 電子俘獲激光存儲的具體過程是：當一束激光 (其光子能量在電子躍遷能量范圍內(nèi) )照射到電子俘獲材料時，材料中的基態(tài)電子被激發(fā)到高能級 E，后下落并被低能級 T處的陷阱俘獲，形成被電子填充了的陷阱，它代表二進制信息位“ l”。 ? 電子俘獲技術還有如下優(yōu)點：對表面缺陷及形貌擾動不敏感，寫／擦循環(huán)次數(shù)無限，高速度存取等。這種存儲技術的光信號是由熒光讀出，在未寫入點無熒光 (零背景 )，所以讀出靈敏度很高。 2023/3/28 75 光與現(xiàn)代科技 2．光學雙光子雙穩(wěn)態(tài)三維數(shù)字存儲 1 ? 雙光子存儲技術的特點： ? (1)在雙光束記錄結構中，對各光束的峰值功率要求不太高； ? (2)在單光束記錄結構中，對光束的峰值功率要求很高，必須采用飛秒級鎖模脈沖激光器。 ? (6)在光色變存儲方案中，摻雜 AF240(2％ )光色變分子 (有機聚合物 )的存儲密度可達到 100Gb i t s／ cm3以上。 2023/3/28 77 光與現(xiàn)代科技 3．持續(xù)光譜燒孔技術 ? 用頻率為 w0且線寬很窄的強激光 (燒孔激光 )激發(fā)非均勻加寬譜線的工作物質(zhì)，同時用另一束窄帶可調(diào)諧激光掃描該物質(zhì)的非均勻加寬的吸收譜線，則在吸收頻帶上激發(fā)光頻率 w0處會出現(xiàn)一個凹陷，這就是“光譜燒孔” 。 2023/3/28 78 光與現(xiàn)代科技 3．持續(xù)光譜燒孔技術 ? 光譜燒孔方法有可能突破光存儲密度的衍射限制，因為光譜燒孔除了利用記錄材料的空間維度以外，還可利用光頻率維度。這種存儲方法基于平面全息圖的存儲，如果將 PSHB技術與全息技術相結合，其應用前景將不可限量。隨著精密技術及弱信號處理等相關技術的進步，光信息的記錄單元將從目前的分子團逐漸減小到單分子或原子量級。并行讀寫功能是體信息頁面存儲的一個固有特性，是體全息存儲被普遍重視的原因之一。 ? 3. 激光打印機的基本組成是什么？其工作原理是什么？ ? 4. 激光打印機的發(fā)展趨勢？ ? 5. 激光存儲的基本原理是什么？ ? 6. 激光存儲如何分類？ ? 7. 光存儲技術與傳統(tǒng)的磁存儲技術相比有何特點？ ? 8. 激光光盤有那些類型？ ? 9. 光存儲技術的發(fā)展趨勢是什么？ 2023/3/28 82 光與現(xiàn)代科技 本章結束， 謝謝！ 2023/3/28 83 光與現(xiàn)代科技 演講完畢，謝謝觀看！ 。 ? （ 6）光學信息存儲同光學信息處理相結合以提高信息系統(tǒng)整體性能及功能，充分利用光學特性實現(xiàn)信息存儲、傳輸、處理和計算的集成。多維包含兩方面的含義：一是指記錄單元空間尺度的多維，平面存儲拓展到三維體存儲和基于光譜燒孔效應的四維光存儲；二是指復用維數(shù)的多維，用全息的波長或角度選擇性增加實際存儲的復用維數(shù)。從整個學科發(fā)展的角度預測，高密度激光存儲技術的主要發(fā)展將著重于： ? （ 1）最基本、有效的數(shù)字式記錄方式。 ? 除了 PSHB存儲信息外，還實現(xiàn)了光譜燒孔的全息存儲，全息圖的記錄是通過不同子集分子的光學特性而實現(xiàn)的。 ? 但這種“孔”是瞬時的，可用強激光激發(fā)與之共振的離子發(fā)生光化學或光物理變化，從而使“孔”能保持較長的時間，這樣就實現(xiàn)了光信息的存儲。 ? 如果能用一個分子存儲 1位信息，存儲密度便能在目前光存儲的基礎上提高 106～ 107倍，但相應地要有適當選擇或識別分子的方法。 ? (4)記錄信息的讀取，普遍采用“共焦顯微”系統(tǒng)以及CCD攝像頭。最小記錄單元的尺寸在理論上可達到原子級。 2023/3/28 74 光與現(xiàn)代科技 2．光學雙光子雙穩(wěn)態(tài)三維數(shù)字存儲 ? 基于高速響應、鎖模脈沖激光器的雙光子吸收產(chǎn)生了光學雙光子雙穩(wěn)態(tài)三維數(shù)字記錄方法，其基本原理是根據(jù)兩種光子同時作用于原子時，能使介質(zhì)的原子中某一特定能級上的電子激發(fā)至另一穩(wěn)態(tài)，并使其光學性能發(fā)生變化，所以若使兩個光束從兩個方向聚焦至材料的同一空間點時，便可實現(xiàn)三維空間的尋址寫入。 ? 所以多次讀出 (或選用適當大功率光一次讀出 )會使被俘獲電子基本耗盡，這就對應于信息的擦除。 ? 最新開發(fā)的電子俘獲材料的寫、讀、擦次數(shù)已達108次以上，且寫、讀、擦的速率快至納秒量級。 ? 目前，激光全息存儲仍然處于研究之中，它的實用化還有一定難度?？捎酶道锶~全息圖也可以用像面全息圖的形式記錄物信息，參考光采用平面波。 圖 631緊湊型集成化的角度復用全息存儲模塊 2023/3/28 68 光與現(xiàn)代科技 2．全息存儲的應用 ? 此模塊的 優(yōu)點 是：采用共軛讀出方式，再現(xiàn)光逆向經(jīng)過信號光束記錄時所通過的路徑 (從 SLM到記錄介質(zhì) )，不需要額外的再現(xiàn)光路和成像光路；另外共軛讀出方式還校正了讀出光的線性相位畸變。 ? 當某一波長的光以某一角度入射到存儲介質(zhì)的某一區(qū)域(該區(qū)存有數(shù)據(jù)信息 )時，如果出現(xiàn)較強的、滿足布拉格條件的衍射光，則表示該區(qū)域在該波長和角度下的存儲信息為“ 1”，反之則為“ 0”。 ? 如圖 630所示，光信號存儲時，待存儲的信號光 0和參考光 R分別以角度 θ1和 θ2入射到介質(zhì)內(nèi)，形成的條紋面與兩束光的夾角 θ滿足關系式 ? θ =(θ1 θ2)／ 2 ? 該等間距的平面族結構被記錄并形成體光柵 (其光柵常數(shù)Λ 滿足布拉格條件： ? 2Λ sin θ =λ ? 其中入為光波在介質(zhì)內(nèi)傳播的波長 )，從而實現(xiàn)某波長光信號在某角度下的存儲。 參考光可采用聲光、電光等非機械式尋址方式，因而系統(tǒng)的尋址速度很快，數(shù)據(jù)訪問時間可降至亞毫秒范圍或更低。 2023/3/28 63 光與現(xiàn)代科技 ? 3)數(shù)據(jù)并行傳輸。 ? 2)存儲容量大。目前全息存儲研究已取得很大進展，存儲容量迅速提高，存儲器性能不斷改進，高密度全息存儲技術正日益走向?qū)嵱谩? 2023/3/28 61 光與現(xiàn)代科技 3．激光光盤存儲器 3 ? 激光光盤存儲技術具有低成本、可大量模壓復制等優(yōu)勢，這是其他光存儲技術難于替代的。 ? 單光束光學系統(tǒng)適合于只讀光盤和一次寫入光盤，具備信息的寫／讀功能，而雙光束光學系統(tǒng)用于可擦重寫光盤。驅(qū)動器提供高質(zhì)量讀出光束、引導精密光學頭、讀出信息、給出檢測光盤聚焦誤差信號，并實現(xiàn)光束高精度伺服跟蹤等功能。 2023/3/28 57 光與現(xiàn)代科技 2．激光光盤的類型 3 ? (4)直接重寫光盤 (overwrite) ? 可擦重寫光盤需要擦、寫兩次動作完成信息的更換，這使光盤數(shù)據(jù)傳輸速率受到限制。 2023/3/28 56 光與現(xiàn)代科技 2．激光光盤的類型 2 ? (3)可擦重寫光盤 (Rewrite，或 ErasableDRAW即EDAW) ? 這類光盤可多次寫入、讀取信息，但寫入前需先將已有的信息擦去，然后再寫入新的信息，即寫、擦信息是分開的兩個過程。 2023/3/28 55 光與現(xiàn)代科技 2．激光光盤的類型 1 ? (2)一次寫入光盤 WORM(Write Once Read Memory，或稱為 DRAW， Direct Read After Write) ? 一次寫人光盤利用聚焦激光在介質(zhì)的光照微區(qū)產(chǎn)生不可逆的物理或化學變化寫入信息。 ? 另外，光盤的信息傳輸速率也比較高。 ? 可見采用更短波長的激光器和高數(shù)值孔徑的物鏡可以提高光盤的存儲密度?？梢娦畔咴叫。獗P的存儲密度越大。 ? 在信息的“讀取”過程中，用低強度的穩(wěn)定激光束掃描信息軌道，隨著光盤的高速旋轉，介質(zhì)表面的反射光強度 (或光的其他性質(zhì) )隨存儲信息區(qū)域的物理、化學性質(zhì)變化而發(fā)生變化。正是由于這些優(yōu)點，光存儲技術自激光器發(fā)明以來就一直受到人們的極大關注。 用光讀／寫不會磨損和劃傷存儲介質(zhì)，這不僅延長了存儲壽命，而且使存儲介質(zhì)易于更換、移動，從而更易實現(xiàn)海量存儲。 ? 2．壽命長。 ? 目前最普遍、最成熟的光存儲技術就是光盤存儲，正在發(fā)展中的存儲技術還有全息存儲技術