光電子技術(shù)課件第5存儲器

1、第5章 光存儲器5.1 光存儲器概述5.2 光盤存儲器的工作原理5.3 CD、DVD、藍光光盤、 可擦重寫型光盤 5.4 超高密度光存儲技術(shù)現(xiàn)代化社會，各種信息資料文字、圖像、音頻、視頻飛速增長，每時每刻產(chǎn)生大量的攝錄資料，在網(wǎng)絡(luò)下載，迫切需要高密度、大容量的存儲介質(zhì)和管理系統(tǒng)。 光存儲技術(shù)凝集了現(xiàn)代光電子技術(shù)的精華，有關(guān)檢測、調(diào)制、跟蹤、控制等各種光電方法得到了充分的發(fā)揮。 光盤存儲，尤其是可擦重寫型光盤的出現(xiàn)，無疑是給信息處理和存儲帶來了一次新的革命。 5.1 光存儲器概述一、光存儲器的發(fā)展光存儲器是繼磁存儲器之后迅速發(fā)展起來的。由于信息量與日俱增和信息的多媒體化，數(shù)字化后占用巨大的存儲空

2、間，傳統(tǒng)的磁存儲設(shè)備難以滿足這一要求。 光盤存儲技術(shù)是采用磁盤以來最重要的新型數(shù)據(jù)存儲技術(shù)，它綜合了磁存儲容量大和磁盤的快速隨機檢索的優(yōu)點，并具有一系列獨特的優(yōu)良性能。二、光存儲器的特點存儲密度高，可把激光聚焦成直徑約1m的光點進行記錄。 非接觸式讀/寫信息。 存儲壽命長，可達百年。 信息的信噪比高。光盤多次讀出的音質(zhì)和圖像的清晰度是磁盤無法比擬的。 信息位價格低。信息位價格比磁記錄低幾十倍。光盤存儲技術(shù)目前的不足之處： 光頭無論體積還是重量，都比磁頭的大，這影響了光盤的尋址速度，從而影響其數(shù)據(jù)傳輸速度。 光盤的記錄密度高，基本存儲單元每位只占約1m2的面積，盤片上極小的缺陷或針孔也會引起錯誤

3、。因而，光盤的原始誤碼率高，必須采取強有力的誤碼校正措施。三、光盤的類型 最先實現(xiàn)商品化生產(chǎn)， LD、CD、CD-ROM、VCD、DVD-ROM等就是最好的應(yīng)用。是用金屬母盤模壓復(fù)制出來的。 1.只讀型光盤 存儲容量大，壓制成本低，大量的文獻資料、視聽教材、教育節(jié)目、影視節(jié)目、游戲、圖書、計算機軟件等都通過它來發(fā)行。 只能讀不能寫，使用者無法用來保存自己的內(nèi)容。 是用會聚的激光束的熱能，使材料的形狀發(fā)生永久性變化而進行記錄的，記錄后不能在原址重新寫入。2.可錄型光盤(CD-R、DVD-R等) 是只能寫入一次、主要用于多次讀出的技術(shù) ，可由用戶將數(shù)據(jù)直接寫入光盤。計算機配置了刻錄機(CD-R或D

4、VD-R),兼有只讀驅(qū)動器功能。 成本低，制作一張光盤的費用基本上就是材料費；可以不必一次把盤全部寫滿；光盤上的數(shù)據(jù)無法被修改，具有極高的安全性。 可錄型光盤在銀行、證券、保險、法律和醫(yī)療領(lǐng)域，在檔案館、圖書館、出版社、政府機關(guān)和軍事部門的信息存儲、管理及傳遞中獲得了極為廣泛的應(yīng)用。 3.可擦重寫型光盤 是可以寫入、擦除、重寫的可逆型記錄系統(tǒng)。利用激光照射引起介質(zhì)的可逆性物理變化而進行記錄。 主要有磁光（MO）記錄和相變（PCD）記錄： 磁光型磁技術(shù)和光技術(shù)相結(jié)合以讀寫信息； 相變型僅用光學(xué)技術(shù)進行讀寫。 四、光盤的特性參數(shù) 光盤類型：只讀型、可錄型、可擦重寫型。 光盤直徑：多為5即120mm

5、。 存儲密度：存儲介質(zhì)的單位長度或單位面積內(nèi) 存儲的二進制數(shù)的位數(shù)。 存儲容量：可存儲在光盤中數(shù)據(jù)的總量，通常 以二進制數(shù)的位數(shù)、字節(jié)數(shù)等數(shù)據(jù) 單位表示。 數(shù)據(jù)傳輸速率：單位時間內(nèi)從光盤讀取的二進 制數(shù)的位數(shù)或字節(jié)數(shù)。 存取時間：把信息寫入光盤或從光盤上 讀出信息所需的時間。 信噪比：信號電平與噪聲電平之比，以dB表示。 誤碼率：從光盤上讀出信息時，出現(xiàn)差錯的位 數(shù)與讀出的總位數(shù)之比。 存儲每位信息的價格：即價格/位。 信息存儲正沿著磁存儲到磁光存儲向全光存儲的方向發(fā)展。今后幾年內(nèi)，磁盤存儲和光盤存儲仍為高密度信息外存儲的主要手段。5.2 光盤存儲器的工作原理一、光盤驅(qū)動器的結(jié)構(gòu)由光學(xué)、電氣和

6、機械部件組成，形成一個有機的整體，完成寫入、讀出數(shù)據(jù)的基本功能，并實現(xiàn)自檢操作。 檢測和校正讀、寫光斑與數(shù)據(jù)道之間 的定位誤差的光電系統(tǒng)。 激光光源和與之相連的形成讀、寫光 斑的光學(xué)系統(tǒng)。 檢測和讀出數(shù)據(jù)的光電系統(tǒng)。 激光光源、光學(xué)元件和光檢測器，組成了小巧的光盤讀寫頭，簡稱光頭。圖5.2 移動光頭的機構(gòu)。光頭安置在平臺或小車 上，并與直線電機連接，控制光頭相對光 盤徑向移動、校正光盤的偏心。 寫/讀數(shù)據(jù)通道中的編/譯碼電路，誤差檢驗與 校正（即ECC）電路。 光盤，即數(shù)據(jù)存儲媒體。 光盤旋轉(zhuǎn)機構(gòu)。由直流電機轉(zhuǎn)動光盤，通過旋 轉(zhuǎn)編碼器產(chǎn)生伺服信號，控制光盤的轉(zhuǎn)速。 光盤機的電子線路。 二、光盤

7、的讀、寫原理 載有信息的激光束聚焦成直徑1m左右的微小光斑，能量高度集中，在存儲介質(zhì)上產(chǎn)生物理、化學(xué)變化如形成凹坑，以記錄信息； 用較弱光強的微小光斑在存儲介質(zhì)上掃描，根據(jù)反射光的變化讀出記錄的數(shù)據(jù)。實現(xiàn)讀寫的過程（由圖5.2所示）： 要記錄的數(shù)據(jù)信號先通過ECC和編碼電路，直接調(diào)制半導(dǎo)體激光器的輸出。 調(diào)制的激光束經(jīng)光學(xué)系統(tǒng)導(dǎo)向聚焦透鏡，聚焦在數(shù)據(jù)存儲介質(zhì)平面，造成凹坑。 寫入 光盤旋轉(zhuǎn)，載有光頭的小車在光盤徑向移動，光盤上形成信息道。 凹坑的深度約為激光波長的1/4。讀出 讀出激光束也要經(jīng)過寫入時的光學(xué)系統(tǒng)，在存儲介質(zhì)面上聚焦。根據(jù)數(shù)據(jù)道上凹坑的情況，讀出光束的反射光的強度受到調(diào)制。 反射

8、光經(jīng)聚焦透鏡、跟蹤反射鏡導(dǎo)向1/4波片和偏振光束棱鏡。讀出光束兩次通過1/4波片，光程增加了/2，其偏振方向與入射時垂直，則被偏振光束棱鏡導(dǎo)至光檢測通道。 反射的讀出光束由半透半反鏡分束，一部分經(jīng)數(shù)據(jù)光檢測器輸出光盤數(shù)據(jù)；另一部分經(jīng)定位誤差光檢測器，產(chǎn)生聚焦控制、跟蹤控制、速度控制三種伺服信號。 反射光的強度依有無凹坑而變化，數(shù)據(jù)光檢測器將介質(zhì)上反射率的變化轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘枺?jīng)過譯碼和ECC電路，即可輸出讀出的光盤信息。 可錄型光盤的讀寫與一般只讀型光盤基本相同，但光盤的結(jié)構(gòu)有很大差別。 只讀型光盤可錄型光盤三、光盤的格式光盤的半徑方向分為若干條信息道，每條信息道沿圓周方向分成若干個扇區(qū)，每個扇區(qū)

9、又分為標題區(qū)和數(shù)據(jù)區(qū)，其中附有誤差檢驗和校正碼。在光盤上存儲信息，主要有角速度恒定和線速度恒定方式，兩者都是從最內(nèi)側(cè)信道開始記錄。線速度恒定的方式： 整個盤面上的面密度恒定，存儲容量得到了最佳利用，外側(cè)半徑上的信道比內(nèi)側(cè)信道存儲更多的信息。在從內(nèi)側(cè)到外側(cè)掃描信息的過程中，光盤的旋轉(zhuǎn)頻率要減小，以便輸出信息的速度保持恒定。 角速度恒定的方式： 光盤的旋轉(zhuǎn)頻率保持恒定而與半徑無關(guān)，每條信道所存儲的信息量相同。角速度恒定控制簡單，便于隨機存取數(shù)據(jù)。但存儲容量不及線速度恒定的方式。改進型恒線速度方式： 沿光盤徑向每隔一定數(shù)量信道就改變一次光盤的轉(zhuǎn)速，使一條信道包括整數(shù)個扇區(qū)。這樣可以保持線速度基本恒定

10、，增加了容量，又可以有角速度恒定隨機讀寫的優(yōu)點。 四、光盤讀寫頭 光盤讀寫頭(簡稱光頭)是光盤驅(qū)動器中最關(guān)鍵的部件，其性能的優(yōu)劣決定著光盤技術(shù)的成敗。光頭雖小，卻是集光、機、電為一體的高科技產(chǎn)品。 1.圖5.2所示的光頭中，光檢測通道可以采用四象限光電探測器。 反射光束被四象限光電探測器接收，光斑對每個象限產(chǎn)生電信號u1、u2、u3、u4。(u1+u2+u3+u4)是輸出數(shù)據(jù)；(u1+u4)- (u2+u3)反映光斑對光盤數(shù)據(jù)軌道的徑向誤差，產(chǎn)生跟蹤伺服信號；當光束離焦時，探測器上得到彌散光斑，使四象限光強之和變小而產(chǎn)生聚焦伺服信號。 四象限探測器的輸出信號還送往旋轉(zhuǎn)編碼器以實現(xiàn)光盤轉(zhuǎn)速控制。

11、 2.聚焦物鏡的數(shù)值孔徑NA對光盤存儲密度至關(guān)重要。激光在光盤上的聚焦光斑越小，光盤存儲密度越大。激光聚焦光斑直徑d的表達式為： 可見，提高聚焦物鏡的數(shù)值孔徑NA，使用短波長激光，是非常重要的。CD光盤：使用波長780nm激光，NA為0.45，一張120mm的CD盤存儲容量約為0.6GB。DVD光盤：使用635650nm紅光，NA為0.6時，120mmDVD光盤單面容量可達4.7GB。 新型的藍光盤使用405nm藍光，NA可達0.85，同樣尺度的藍光盤存儲容量達2327GB。3.光盤的數(shù)據(jù)傳輸速率需要提高，主要途徑是提高光盤轉(zhuǎn)速，降低光頭的重量和體積，優(yōu)化尋址機構(gòu)和數(shù)據(jù)處理方案。 圖5.2所示

12、為最初采用的比較成熟的一種光頭，其部件較多，體積和重量都較大，對數(shù)據(jù)傳輸速率影響很大。研發(fā)人員一直在致力于光頭的微型化、集成化。一種全息光頭：設(shè)計全息元件成為具有分束、焦點誤差檢測和跟蹤誤差檢測三種功能的復(fù)合功能元件，且不受光源波長變化的影響。 結(jié)合探測器、電子電路實現(xiàn)讀/寫、聚焦、跟蹤伺服。可大大簡化光頭結(jié)構(gòu)，降低光頭重量。一種由分束光柵和拋物面形聚焦鏡面組成的集成光頭：它把從光源到檢測、分束、會聚等功能都集成在一塊基片上，整個光頭成為一個模塊。大幅度地降低光頭的重量和體積，達到與磁頭可比的程度，也使可靠性大大提高。5.3 CD、DVD、藍光光盤、可擦重寫型光盤目前已商品化或正在進入商品化階

13、段的數(shù)字光盤可分為以下三個系列：CD（compact disc）系列，激光波長780830nm，第一代光盤；DVD(digital versatile disc)系列，激光波長635650nm，第二代光盤；藍光光盤系列，激光波長405nm，包括高密度DVD(HD-DVD)和藍光盤(Blu-ray disc BD)，第三代光盤。參量 CD DVD 高密度DVD 藍光光盤 (0.6mm+0.6mm) (0.1mm+1.1mm) 記錄容量/GB(單面單層) 0.6 4.7 15 23-27激光波長/nm 780-830 635-650 405 405聚焦物鏡NA 0.45 0.6 0.65 0.85

14、道間距/m 1.6 0.74 0.40 0.32最小記錄點長度/m 0.83 0.39 0.20 0.13表5.2 三個系列光盤的主要技術(shù)參量一、CDCD盤(包括CD-ROM、CD-R、CD-RW)直徑120mm，厚度1.2mm，采用單面記錄方式。主要用于存儲音樂和數(shù)據(jù)、資料、文件等等。 只讀CD光盤的結(jié)構(gòu)很簡單，是由聚碳酸酯（PC）襯底、鋁反射層(Al)和紫外線固化膠(UV)三層組成。PC襯底上有模壓的信息凹坑；紫外線固化膠保護鋁反射層免被氧化并可在其上印刷光盤的名稱、商標等信息。 CD只讀光盤的加工過程可用流程圖表示：DVD只讀光盤的制作流程與CD基本相同。CD/DVD只讀光盤的制作過程：

15、1.主盤制備工序在潔凈的玻璃襯盤上均勻甩上光刻膠，干燥后按預(yù)定信息進行調(diào)制曝光。經(jīng)過監(jiān)控顯影，曝光區(qū)域的光刻膠脫落，呈現(xiàn)按信息調(diào)制的信息凹坑。這種具有凹凸信息結(jié)構(gòu)的盤片就是正像主盤，即Master。2.副盤制備工序在主盤表面噴鍍一層鎳釩（Niv）合金，厚約150nm，以增加其硬度并用作電極。通過電解鍍鎳使主盤上又長成厚度約300m的金屬鎳膜。經(jīng)化學(xué)處理使金屬鎳膜從主盤剝離，就形成一個負像副盤。用此副盤可制出若干個正像鍍鎳主盤，每一個主盤又可制出若干負像副盤。每一個副盤都可用作注塑復(fù)制的印模，即Stamper。3.注塑復(fù)制工序在注塑機里，干燥的聚碳酸酯顆粒被熔化、壓制成帶有從鎳模具復(fù)制過來的信息

16、凹坑的透明圓盤。4.濺射鍍鋁工序通過濺射，把鋁鍍在盤片的帶有信息的一面以形成反射層。5.甩膠印刷工序在鋁反射層上面旋涂紫外線固化膠。隨后在固化膠上面印刷光盤的名稱、商標等信息。二、DVD DVD盤(包括DVD-ROM，DVD-R，DVD-RW)直徑120mm，由兩片厚度為0.6mm的盤片膠合而成。一片帶刻錄信息的為單面光盤，兩片皆帶刻錄信息的為雙面光盤，每一面又可以有雙層刻錄。單面單層：4.7GB；雙面單層：8.5GB；單面雙層：9.4GB；雙面雙層：17GB。容量DVD盤是數(shù)字多用途的，由于其大存儲容量在影視存儲方面特具優(yōu)勢。采用MPEG-2、Dolby AC-3分別作為視頻、音頻的壓縮標準

17、，具有很好的畫質(zhì)、音質(zhì)。DVD驅(qū)動器兼容CD盤。三、藍光光盤采用405nm藍光工作的光盤：高密度DVD(HD-DVD)和藍光盤（BD）。 1.HD-DVD光盤結(jié)構(gòu)與DVD光盤類似，由于采用405nm藍光，存儲密度（道密度、凹坑密度）比普通DVD大大提高。由于與DVD結(jié)構(gòu)類似，其光盤驅(qū)動器的讀寫機構(gòu)易于與現(xiàn)行DVD格式兼容；在原有DVD光盤的生產(chǎn)線上做適當改進，就能生產(chǎn)HD-DVD光盤。2.BDBD光盤讀寫頭由于采用NA=0.85的聚焦物鏡，綜合多方面因素，讀出層的厚度縮小到0.1mm。BD減薄讀出層厚度可以有效地降低像差的大??；NA大使光斑面積小，存儲容量大；由于光斑能量密度提高，可使激光寫入

18、功率大大降低。 BD光盤的盤片結(jié)構(gòu)（0.1mm+1.1mm）與DVD不兼容，需要驅(qū)動器和盤片的生產(chǎn)設(shè)備全面升級。CD、DVD、HD-DVD、BD的工作情況 BD光盤和CD相反，信息從較薄的那一面讀出。 HD-DVD要通過0.6mm的盤基去讀寫信息，即使已使用405nm波長的藍光，容量仍比BD光盤小。四、可擦重寫型光盤 光盤存儲技術(shù)一直在尋求可擦重寫性，這是光盤存儲器能否與磁盤存儲器競爭、并逐漸取代后者的關(guān)鍵所在。 現(xiàn)在已有了利用光磁技術(shù)和相變技術(shù)的兩類可擦重寫型光盤存儲器。具有磁存儲的讀/寫數(shù)據(jù)的能力，但其存儲容量卻要大得多，且具有光盤存儲器的其它獨有的優(yōu)點。 可擦重寫型光盤，無論光磁型還是相

19、變型，其缺點是都需要擦除操作，沒有擦去舊的信息時，不能寫入新的信息。而磁盤可在原位直接重寫。1.光磁盤存儲器 是用磁性材料作為記錄介質(zhì)，用激光作為記錄、讀出和擦除手段的存儲器。光磁盤的記錄原理如圖所示初始化（b）光磁記錄居里點寫入鐵磁性材料補償點寫入亞鐵磁性材料寫入完成強磁場HO光磁盤的讀出，就是檢測記錄介質(zhì)的磁化方向。 利用克耳效應(yīng)讀出入射線偏振激光照射到磁膜上，反射激光的偏振面根據(jù)磁化M的方向旋轉(zhuǎn)。 使檢偏器的透過軸與-k正交，磁化向下區(qū)域的反射光不能通過檢偏器，磁化向上區(qū)域的反射光則可通過sin（2k）的分量。 用光檢測器將光的強弱轉(zhuǎn)變?yōu)殡娏鞯拇笮?，就可檢測出相應(yīng)的信號。磁光盤的缺點是無

20、法在廣泛使用的CD-ROM、DVD-ROM驅(qū)動器上讀取，使磁光盤的應(yīng)用范圍受到了較大的限制。 要擦去信息時，只需重新用大功率寫入光斑照射數(shù)據(jù)道，外加反向的直流偏壓磁場，照射區(qū)域的磁化即翻轉(zhuǎn)到原來的方向。由于在轉(zhuǎn)換相當大的磁場時有速度限制，因而光盤的一轉(zhuǎn)用來擦去數(shù)據(jù)，將磁化置于“0”的方向，然后在下一轉(zhuǎn)再寫入。2.相變可擦重寫型光盤 從20世紀80年代提出Ge-Sb-Te可以應(yīng)用于相變光存儲以來，相繼經(jīng)歷了以CD-RW、DVDRW和藍光光盤(HD-DVD、BD)為代表的三代可擦重寫型相變光盤。 相變光盤利用記錄材料的結(jié)晶態(tài)和非結(jié)晶態(tài)之間的可逆相變，實現(xiàn)信息的記錄和擦除。 相變光盤的初始狀態(tài)為晶態(tài)

21、。寫入信息時，選用功率密度高、脈寬為幾十至一百納秒的激光脈沖，使光斑微區(qū)因介質(zhì)溫度剎那間超過熔化溫度而變?yōu)橐合啵合嘁?091010 oC/s的冷卻速度快冷后變?yōu)榉蔷唷?相變材料處在非晶態(tài)時反射率較小，處在晶態(tài)時反射率較大，由此可以實現(xiàn)信息的讀?。河貌粫鸩牧舷嘧兊牡凸β拭芏?、短脈寬的激光掃描信息道，用光電檢測器檢測其反射光并轉(zhuǎn)化為電信號。 若用中等功率密度、較寬脈沖激光照射此非晶態(tài)區(qū)域，使光斑微區(qū)因介質(zhì)溫度升至玻璃轉(zhuǎn)變溫度與熔化溫度之間，相變材料再通過成核生長完成晶化，光照區(qū)域又回到晶態(tài)。這就擦除了原先寫入的信息。 結(jié)晶態(tài)與非結(jié)晶態(tài)之間的相變依賴于溫度及冷卻速度，在熱平衡狀態(tài)下不會產(chǎn)生相

22、變。因而，存儲是可靠的。 相變光盤的結(jié)構(gòu)如圖所示。用丙烯酸或聚碳酸酯樹脂制成基片，在其上預(yù)制出記錄信息的導(dǎo)向槽，寬0.60.7m。 通過蒸發(fā)或噴鍍在基片上形成記錄材料薄膜，再在其上附加保護層。將兩片盤粘結(jié)在一起，就可從兩面使用。 相變光盤僅用光學(xué)技術(shù)來讀寫，光頭相對簡單，存取時間也可以縮短。其讀出方法與CD-ROM、DVD-ROM光盤相同，容易實現(xiàn)兼容CD-ROM和DVD-ROM的多功能相變光盤驅(qū)動器。 5.4 超高密度光存儲技術(shù) 超高密度光存儲的研究主要有：從遠場光存儲發(fā)展到近場光存儲；從一維的光存儲發(fā)展到多維光存儲；從利用光熱效應(yīng)發(fā)展到利用光子效應(yīng)存儲。 為使存儲密度達到Tb/cm2和存儲

23、容量達到TB，記錄點尺寸要小于100納米，即達到納米光存儲。一、光瞳濾波器超分辨技術(shù)是在光盤讀寫鏡頭上增加一塊相位板，通常為二元環(huán)帶結(jié)構(gòu)。 通過對各環(huán)半徑、環(huán)帶相位的設(shè)計優(yōu)化，該相位板對光束波前的相位分布進行調(diào)制，可以得到小于艾里斑的聚焦光斑。 有研究對NA0.6的兩種物鏡設(shè)計了三個環(huán)帶的相位板，聚焦光斑壓縮為原來的0.81，使光盤存儲密度提高約1.45倍。 超分辨光瞳濾波器在提高橫向分辨率的同時，還能夠增加透鏡的焦深，利于光盤的調(diào)焦伺服工作。 在原有光盤讀寫頭中，僅增加了一個相位板，制作成本很低，很容易實現(xiàn)集成化。在CD、DVD、藍光光盤讀寫頭中都可應(yīng)用。 二、近場光存儲技術(shù) 目前CD、DV

24、D、藍光光盤讀寫頭中的透鏡到盤片的距離都在毫米量級，遠大于激光波長，稱為遠場工作，光斑直徑在數(shù)百nm1m。 近場光存儲試驗了多種方案，這里介紹一種最具實用化前景的近場光存儲技術(shù)超分辨近場結(jié)構(gòu)技術(shù)(Super-RENS)。 在常規(guī)光盤的記錄層上加入三明治結(jié)構(gòu)的非線性開關(guān)層（SiN/Sb/SiN），可以方便地實現(xiàn)近場光存儲。 激光束在Sb薄膜上由于光熱效應(yīng)產(chǎn)生微小孔徑，通過此孔徑出射的光透過下保護層入射到記錄介質(zhì)層進行讀寫操作。 下保護層厚度一般小于50nm，可以精確控制出光口在近場距離。 Sb薄膜是非線性開關(guān)掩膜。 在聚焦脈沖激光作用下，光斑中心的Sb首先熔化，光斑邊緣能量低，Sb不能熔化。熔化

25、態(tài)Sb透射率高，相當于在Sb膜上開了一個透光小孔。在激光脈沖結(jié)束后Sb快速凝固而關(guān)閉小孔。 三、數(shù)字全息光存儲是利用光學(xué)全息的基本原理進行二值化光學(xué)信息頁存儲的方法。 將欲存儲的信息進行數(shù)字化編碼，經(jīng)空間光調(diào)制器調(diào)制而形成二值化光學(xué)信息頁。 該信息頁作為光學(xué)全息中的物，將其透過或反射的物光束與參考光束在記錄介質(zhì)中相干形成全息圖，全息圖也是按頁分層存儲的。 信息的讀出即光學(xué)全息的再現(xiàn)。 用滿足條件的光束照射全息圖，將二值化光學(xué)信息頁再現(xiàn)，再將其成像到CCD接收面上，轉(zhuǎn)換為視頻信號，通過判決電路恢復(fù)成原始的數(shù)字化信息流。 全息存儲可以實現(xiàn)高密度和海量存儲。在厚的全息存儲介質(zhì)中記錄體全息光柵，將信息

26、存儲于整個體積中，使傳統(tǒng)的二維存儲擴展到三維存儲，存儲密度約為1012bit/cm3。全息存儲是按數(shù)據(jù)頁并行讀出和寫入，尋址是靠波長選擇或光束偏轉(zhuǎn)等實現(xiàn)。因而其數(shù)據(jù)傳輸速率和讀寫速度很高。研究表明，其數(shù)據(jù)傳輸速率會超過1GB/s。全息存儲采用光致聚合物材料可實現(xiàn)一次寫入多次讀出，用光折變材料可以實現(xiàn)可擦重寫、實時記錄。四、光子多維存儲技術(shù) CD、DVD、藍光光盤都是利用寫入激光在存儲介質(zhì)上的熱效應(yīng)產(chǎn)生凹坑來記錄信號的，是光熱存儲方式。 存儲介質(zhì)吸收光子使電子產(chǎn)生躍遷或重新分布而達到光存儲的目的，被稱為光子存儲。全息存儲也屬于光子存儲。 光子存儲常常采用多維存儲(如三維體存儲、多層存儲、多頻率存儲等),被稱為“光子多維存儲技術(shù)”。 光子存儲密度大、讀寫速度快，是非常有競爭力的技術(shù)。1.雙光子光存儲技術(shù) 雙光子吸收是材料的分子同時吸收兩個光子而達到激發(fā)態(tài)的過程。 由于到達激發(fā)態(tài)所需單個光子