光學存儲原理及應用(編輯修改稿)
2024-11-17 11:44 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 制位的信息。為此，只要是每頁信息對應一個特定的參考光束，即各頁信息對應于不同角度、波長和相位的參考光束。全息頁組也可以分別堆積在整個存儲介質(zhì)的厚度內(nèi)，這樣又可以增加更多的存儲容量。光折變存儲器的另一個優(yōu)點是其剩余度，這一個有點來自于單個全息圖象的每一個元是分布在存儲介質(zhì)的整個曝光體積內(nèi)，因此存儲介質(zhì)中分立的缺陷會影響整頁數(shù)據(jù)的水準，但不會使個別的二進制位數(shù)據(jù)消失，從而加強了存儲數(shù)據(jù)的完整性。還有一個優(yōu)點是隨機存取速率快，這是全息過程的光學性質(zhì)的直接結果。 ? 如果數(shù)據(jù)頁由參考光束角度確定，則每頁的寫或讀可與參考光束的角度變化一樣快，因此用生光偏轉即使就可以導致很快的數(shù)據(jù)存取，并實現(xiàn)聯(lián)想記憶。與傳統(tǒng)的全息記錄手段（全息干板）相比較，它不需要顯影、定影等手續(xù)而可以實時寫入與讀出，這大大方便了使用。而且存儲介質(zhì)可以循環(huán)使用，如果需要更新存儲器中的信息，可在均勻光輻照下活用升溫的方法可全部擦洗，也可通過相減光學運算修改全息圖。 ? 上述特點使得基于光折變效應的全息存儲器具有誘人的應用前景，可應用于光學相關器、光學中性網(wǎng)絡、光學互連器及光學動態(tài)記憶器等。下面我們介紹一下光折變存儲器的原理及編碼方式。 ? 光折變存儲器中全息圖的寫入使基于二波混頻的幾何配置，即參考光束與載有被存儲信息的信號光束在光折變晶體中相干寫入全息圖。這種形式類似于全息圖的記錄過程。讀出時用擋住信號光用參考光束照射寫入的光柵，衍射光束是物光的再現(xiàn)，通過改變參考光束的入射角（角度編碼）或者改變參考光和物光在晶體中相互作用的區(qū)域（空間編碼），可實現(xiàn)多個全息圖在同一晶體中的多像存儲 ? 光折變存儲器的編碼方式，一般有以下幾種： 角度編碼，所有全息圖完全疊置在光折變晶體中的同一區(qū)域，每個全息圖的分離靠參考光束的角度的變化來實現(xiàn)。由于每個全息圖都分別與一定的布拉格角相關聯(lián)，因此按照布拉格定律只有以正確布拉格角對全息圖對全息圖讀出時才能出現(xiàn)有效的衍射，使被存儲的信息得以再現(xiàn)。 空間編碼，每個全息圖被存儲在晶體中空間相鄰但又彼此分離得區(qū)域中，通常形成二維傅立葉變換得全息圖陣列，最適用于薄得表面存儲介質(zhì)。 空間－角度編碼，每個參考光束得光斑尺寸內(nèi)和相鄰得全息圖之間不僅有微小得參考光束的角度分離還有微小的空間分離。 ? 或者是分空間多通道的方法。 相位編碼，由相位調(diào)制器、子透鏡陣列和針孔陣列產(chǎn)生一組正交相位編碼的單位振幅平面波，他們彼此之間分離距離大于布拉格選擇角。每個全息圖依次由相位編碼中的一個相應的平面波分別與物光束在晶體中的干涉來記錄。 ? 對于記錄在光折變晶體中的全息圖，在讀出其中的某個全息圖是會對它本身以及其他的全息圖造成不期望的擦洗。因為參考光輻照晶體同樣會引起光生載流子的再分配。為了避免這一問題，增大光折變存儲器的存儲時間，人們提出了如下幾種方法。 室溫下強光寫入固定，這種方法是由 Yariv 等人提出的，此方法就是用高光強寫入，此方法的優(yōu)點是能夠有選擇地對某個全息圖進行固定，固定是自動地與寫入過程同時進行的。 ? 疇反轉的方法，通過外加電場是與空間電荷場相關的鐵電疇發(fā)生反轉，或者通過制冷樣品使其通過鐵電相變而獲得疇反轉，嚴格來說室溫下強光寫入固定也屬于疇反轉方法。 熱固定方法，此方法是在全息圖記錄期間或者在記錄之后將樣品放到 100～ 160 攝氏度的溫度下，是熱激活離子中和電子形成的空間電荷場。當樣品被冷卻到室溫后再用均勻光輻照樣品，電子光柵被擦洗，只剩下由離子電荷形成的全息圖，而離子柵對光輻照是不敏感的，原來的全息圖就被固定下來了。 ? 光折變存儲器目前還僅僅處于實驗室研究階段，還有很多問題需要解決，比如，響應時間長，對于鐵電體響應時間為秒的量級，對于響應最快的半導體也是毫秒量級，雖然可以通過并行存儲進行一定的彌補，但也大大限制了存儲速度的進一步提高。再者就是讀出過程中對已記錄全息圖的擦洗，雖然可以通過固定光柵的方法減少或者是避免讀出過程中的擦洗，但這同時卻限制了光折變存儲器動態(tài)讀寫的能力。另外由于扇形效應以及動態(tài)失配光柵引起的信噪比降低也是一個亟待解決的問題。 ? 光折變存儲器在光存儲與讀出的過程中都要用到激光，但是相對于對優(yōu)秀的光折變存儲材料的需求來說，光折變存儲器讀于激光器的要求并不高。它對于激光器的要求，主要是要求激光器的穩(wěn)定性要高，如果從實用性的角度來考慮，還要求激光器小型化。 光盤的特點 1. 存儲容量大； 一張 CDR的容量為 650M，相當
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