【正文】 2023/3/28 80 光與現(xiàn)代科技 ? （ 3）從目前的二維存儲向多維存儲發(fā)展。 2023/3/28 76 光與現(xiàn)代科技 3．持續(xù)光譜燒孔技術 ? 光盤存儲通常稱為“位置選擇光存儲”，三維全息存儲稱為“角度和波長選擇光存儲”，它們的存儲密度由于衍射限制所能達到的極限是 1／ λ3數(shù)量級或 1012cm3左右，相應地 1bit信息所占據(jù)的空間含有 106107個分子。寫入光束中斷后，此狀態(tài)仍能保持，從而實現(xiàn)了數(shù)字光信號的存儲； ? 信息的讀出是以陷阱對電子的釋放為基礎的，在一束近紅外光 (其波長對應于足以使被俘獲電子逃逸出陷阱并躍入能級 E之中的光子能量 )照射下，光斑局域位置的被俘獲電子在獲得光子能量后躍遷到能帶 E中，并與另種稀土原子作用后返回到基態(tài) G，同時發(fā)射出與躍遷過程損失的能量相對應波長的光子，探測到這種光就能證實存儲單元局域位置處的陷阱被電子所填充 (存在二進制信息位“ 1”)。 ? 該模塊包括一個 BaTios光折變晶體、一對液晶光束偏轉(zhuǎn)器 (圖中只能見到一個，另一個在晶體后面 )和光電子集成電路 (OEIC包括光電子 SLM、探測器、刷新器等 )。 (其中入為光波波長 )。 2023/3/28 59 光與現(xiàn)代科技 3．激光光盤存儲器 1 ? 光盤存儲器的光學系統(tǒng)大致可分為單光束光學系統(tǒng)和雙光束光學系統(tǒng)兩類。 ? 這種光盤只能用來播放已經(jīng)記錄在盤片上的信息，用戶不能自行寫入。 ? 在信息的“寫入”過程中，首先用待存儲信息調(diào)制寫入激光的強度，并使激光聚焦在記錄介質(zhì)中，形成極微小的光照微區(qū)，其光照區(qū)發(fā)生相應的物理、化學變化 (反射率、折射率、偏振特性或其它特性 )，這樣記錄介質(zhì)上有無物理、化學性質(zhì)的變化就代表了信息的有無，從而完成信息的“寫入”。 2023/3/28 48 光與現(xiàn)代科技 激光存儲的基本原理、分類及特點 ? 激光存儲的分類 ? 光存儲的分類有很多種， ? 按數(shù)據(jù)存取方式可分為光打點式存儲和頁面并行存儲； ? 按存儲介質(zhì)的厚度可分為二維存儲和三維存儲； ? 按鑒別存儲數(shù)據(jù)的方式可分為位置選擇存儲和頻率選擇存儲等等。 ? 隨著半導體激光技術的發(fā)展、設計水平的不斷進步、生產(chǎn)工藝的不斷改進，激光打印機從采用氣體激光器的大型結(jié)構(gòu)發(fā)展到采用半導體激光器的小型臺式結(jié)構(gòu)，其體積日益縮小，成本越來越低。 ? 卷紙輥和定位輥保持打開并由螺線管驅(qū)動的離合器調(diào)整。由光調(diào)制器輸出的調(diào)制光入射到多面轉(zhuǎn)鏡，再通過廣角聚焦鏡后掃描到感光鼓上，從而把多面轉(zhuǎn)鏡的角速度掃描變成感光鼓上的線速度掃描，這樣就完成了整個激光掃描過程。 ? 整形后的電信號經(jīng)過量化后，由譯碼單元譯出其中所含信息。 2023/3/28 28 光與現(xiàn)代科技 (3)條形碼掃描器 1 ? 全息掃描系統(tǒng)具有結(jié)構(gòu)緊湊、可靠性高和造價低廉等顯著優(yōu)點，自從 IBM公司在 3687型掃描器 (其光學系統(tǒng)如圖 610所示 )上首先應用以來得到了廣泛的應用，且不斷推陳出新。 2023/3/28 23 光與現(xiàn)代科技 (1)激光照排機 2 ? 隨著技術的發(fā)展，現(xiàn)已有多種激光照排機，主要有絞盤式激光照排機、外滾筒激光照排機、平臺式激光照排機、內(nèi)滾筒式激光照排機和虛擬滾筒式激光照排機。 ? 全息掃描器各參數(shù)間有很強的依賴關系，在許多情況下甚至相互矛盾，因此經(jīng)常采用折衷的方案達到實用的目的。 ? 第一個掃描器的掃描軸 (即鏡面的轉(zhuǎn)動中心 )與光軸相交于 A點 2023/3/28 14 光與現(xiàn)代科技 ? 槳形雙鏡系統(tǒng)的光路圖如圖 65所示，兩根掃描軸正交、共面，形成一個 XY平面。 圖 62感應驅(qū)動線圈諧振鏡掃描器結(jié)構(gòu) ? 諧振鏡掃描器 只能 工作在很窄的頻率范圍內(nèi) ，它的振蕩是一種簡單、周期性的諧振運動，但若采用諧振放大器，掃描器將具有很高的掃描頻率和很大的掃描角。 ? 采用活動鐵芯結(jié)構(gòu)的、典型檢流計型掃描器如圖 61所示，主要由電磁驅(qū)動 (包括帶滾球軸承的轉(zhuǎn)子 )和位置傳感器兩個主要部分組成。 激光掃描器 ? 激光掃描器 ? (1)低慣量掃描器 ? (2)全息掃描器 ? 激光掃描器的應用實例 ? (1)激光照排機 ? (2)激光縮微機 ? (3)條形碼掃描器 ? 167。 ?全息掃描器 是以全息術為基礎的掃描器，它能夠提供多方位和多焦距的掃描，滿足一些特定應用的需要，且結(jié)構(gòu)較為簡單，成本也較低。當轉(zhuǎn)子角度發(fā)生變化時，電容傳感器輸出附件一個不平衡的小電容，給出轉(zhuǎn)子和定子間相對角度變化的信息。 第二個掃描器的掃描軸與第一個掃描器的掃描軸正交，并與光軸交于 B點。 ? 不同類型的全息圖在掃描器中有不同的要求，對于透射全息圖，全息材料的均勻性和襯底基片的質(zhì)量要求較高，而對機械振動的要求相對比較低。 ? F8物鏡將激光會聚在膠片上，膠片由輸片機構(gòu)帶動，作垂直于掃描方向的運動實現(xiàn)副掃描，激光通過轉(zhuǎn)鏡掃描和膠片運動實現(xiàn)二維掃描，在膠片上形成一幅完整的文字和圖像。 ? 早期的掃描器大多采用 HeNe激光器，而采用MOVPE(金屬氧化物氣相外延 )技術制造的可見光半導體激光器具有低功耗、可直接調(diào)制、體積小、重量輕、固體化、可靠性高、效率高等優(yōu)點，它一出現(xiàn)很快就替代了原來使用的 HeNe激光器。為了長時間連續(xù)操作人員的安全，要求激光源出射能量較小，這使得最后接收到的能量極弱。 ? 機械系統(tǒng)負責完成打印紙在打印機中的各種動作，又稱之為打印紙傳送系統(tǒng)。 (2)電子成像工作過程 1 2023/3/28 39 光與現(xiàn)代科技 ? 一臺好的打印機不僅需要好的掃描系統(tǒng)、電子成像系統(tǒng)和可觀賞的外殼，還需要好的機械系統(tǒng)與之配合以完成各種機械動作。 ? 和其他外部輸出設備一樣，激光打印機的接口控制部分負責接收和處理主機發(fā)來的各種信號，并向主機發(fā)回打印機狀態(tài)的信號，協(xié)調(diào)兩者的工作。 2023/3/28 47 光與現(xiàn)代科技 激光存儲的基本原理、分類及特點 ? 激光存儲的基本原理 ? 激光存儲是利用材料的某種性質(zhì)對光敏感。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。 ? 另外，光盤的信息傳輸速率也比較高。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。 ? 2)存儲容量大。 ? 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”。 ? 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。 ? (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。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。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。 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” 。 ? 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。 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。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。 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。 ? 這類光盤具有寫、讀兩種功能，用戶可以自行一次寫入，寫完即可讀，但信息一經(jīng)寫入便不可擦除，也不能反復使用。 2023/3/28 51 光與現(xiàn)代科技 ? 圖 627為一基本的光盤系統(tǒng)圖。 理論估計光儲存的面密度為 1／ λ2。 ? 盡管我國激光打印技術發(fā)展迅速，重慶華蜀公司、聯(lián)想集團、中科院計算機所中計公司、紫金公司、科海公司等都研制生產(chǎn)了自己的漢字激光打印機產(chǎn)品，憑借漢字處理優(yōu)勢在我國打印機市場上爭占一席之地。 ? 當同步信號到來時，咬合齒輪捕捉到定位輥中的紙并傳送到位，和感光鼓上碳粉圖像的起始位置對齊。 2023/3/28 37 光與現(xiàn)代科技 ? 電子成像是將感光鼓上的二維電子潛像經(jīng)炭粉投影方式顯影，然后轉(zhuǎn)印到打印紙上，再經(jīng)加熱加壓定影，使粉末狀的墨粉微粒熔化滲入紙纖維中，成為永久性的打印輸出。 2023/3/28 32 光與現(xiàn)代科技 167。 ? 手持單線掃描器由于掃描速度低、掃描角度較小等原因，產(chǎn)生了多種實現(xiàn)光束掃描的方案。 ? 激光照排機的關鍵技術是光源、聲光調(diào)制器、激光掃描、副掃描技術和電路控制技術。 ? 其次是全息圖作為掃描元件時能夠收集被掃描物體的散射光。 ? 當入射光束以平行 Y軸的方向入射，且在 X鏡轉(zhuǎn)角很小的一級近似的情況下，由 X鏡反射的光束在 Y鏡上的位置基本保持不變，它只改變了出射光束的方向。 ? 低慣量掃描器系統(tǒng)的選擇取決于對掃描器應用的要求 。 ? 動鐵低慣量掃描儀的 轉(zhuǎn)子 是實心的鐵芯， 定子 由永久磁鐵盒加載線圈組成。 ? 激光在信息領域的應用 ， 包括以 激光為信息載體 ， 將聲音 、圖像 、 數(shù)據(jù)等各種信息通過 激光傳送 出去；通過 激光存儲在光學存儲器里；通過 激光將信息打印或顯示 出來等等 。 ? 下面主要介紹現(xiàn)有的激光掃描器及其基本特點和成