光学存储原理及应用

光学存储原理及应用内容摘要：

制位的信息。 为此，只要是每页信息对应一个特定的参考光束，即各页信息对应于不同角度、波长和相位的参考光束。 全息页组也可以分别堆积在整个存储介质的厚度内，这样又可以增加更多的存储容量。 光折变存储器的另一个优点是其剩余度，这一个有点来自于单个全息图象的每一个元是分布在存储介质的整个曝光体积内，因此存储介质中分立的缺陷会影响整页数据的水准，但不会使个别的二进制位数据消失，从而加强了存储数据的完整性。 还有一个优点是随机存取速率快，这是全息过程的光学性质的直接结果。 • 如果数据页由参考光束角度确定，则每页的写或读可与参考光束的角度变化一样快，因此用生光偏转即使就可以导致很快的数据存取，并实现联想记忆。 与传统的全息记录手段（全息干板）相比较，它不需要显影、定影等手续而可以实时写入与读出，这大大方便了使用。 而且存储介质可以循环使用，如果需要更新存储器中的信息，可在均匀光辐照下活用升温的方法可全部擦洗，也可通过相减光学运算修改全息图。 • 上述特点使得基于光折变效应的全息存储器具有诱人的应用前景，可应用于光学相关器、光学中性网络、光学互连器及光学动态记忆器等。 下面我们介绍一下光折变存储器的原理及编码方式。 • 光折变存储器中全息图的写入使基于二波混频的几何配置，即参考光束与载有被存储信息的信号光束在光折变晶体中相干写入全息图。 这种形式类似于全息图的记录过程。 读出时用挡住信号光用参考光束照射写入的光栅，衍射光束是物光的再现，通过改变参考光束的入射角（角度编码）或者改变参考光和物光在晶体中相互作用的区域（空间编码），可实现多个全息图在同一晶体中的多像存储 • 光折变存储器的编码方式，一般有以下几种： 角度编码，所有全息图完全叠置在光折变晶体中的同一区域，每个全息图的分离靠参考光束的角度的变化来实现。 由于每个全息图都分别与一定的布拉格角相关联，因此按照布拉格定律只有以正确布拉格角对全息图对全息图读出时才能出现有效的衍射，使被存储的信息得以再现。 空间编码，每个全息图被存储在晶体中空间相邻但又彼此分离得区域中，通常形成二维傅立叶变换得全息图阵列，最适用于薄得表面存储介质。 空间－角度编码，每个参考光束得光斑尺寸内和相邻得全息图之间不仅有微小得参考光束的角度分离还有微小的空间分离。 • 或者是分空间多通道的方法。 相位编码，由相位调制器、子透镜阵列和针孔阵列产生一组正交相位编码的单位振幅平面波，他们彼此之间分离距离大于布拉格选择角。 每个全息图依次由相位编码中的一个相应的平面波分别与物光束在晶体中的干涉来记录。 • 对于记录在光折变晶体中的全息图，在读出其中的某个全息图是会对它本身以及其他的全息图造成不期望的擦洗。 因为参考光辐照晶体同样会引起光生载流子的再分配。 为了避免这一问题，增大光折变存储器的存储时间，人们提出了如下几种方法。 室温下强光写入固定，这种方法是由 Yariv 等人提出的，此方法就是用高光强写入，此方法的优点是能够有选择地对某个全息图进行固定，固定是自动地与写入过程同时进行的。 • 畴反转的方法，通过外加电场是与空间电荷场相关的铁电畴发生反转，或者通过制冷样品使其通过铁电相变而获得畴反转，严格来说室温下强光写入固定也属于畴反转方法。 热固定方法，此方法是在全息图记录期间或者在记录之后将样品放到 100～ 160 摄氏度的温度下，是热激活离子中和电子形成的空间电荷场。 当样品被冷却到室温后再用均匀光辐照样品，电子光栅被擦洗，只剩下由离子电荷形成的全息图，而离子栅对光辐照是不敏感的，原来的全息图就被固定下来了。 • 光折变存储器目前还仅仅处于实验室研究阶段，还有很多问题需要解决，比如，响应时间长，对于铁电体响应时间为秒的量级，对于响应最快的半导体也是毫秒量级，虽然可以通过并行存储进行一定的弥补，但也大大限制了存储速度的进一步提高。 再者就是读出过程中对已记录全息图的擦洗，虽然可以通过固定光栅的方法减少或者是避免读出过程中的擦洗，但这同时却限制了光折变存储器动态读写的能力。 另外由于扇形效应以及动态失配光栅引起的信噪比降低也是一个亟待解决的问题。 • 光折变存储器在光存储与读出的过程中都要用到激光，但是相对于对优秀的光折变存储材料的需求来说，光折变存储器读于激光器的要求并不高。 它对于激光器的要求，主要是要求激光器的稳定性要高，如果从实用性的角度来考虑，还要求激光器小型化。 光盘的特点 1. 存储容量大； 一张 CDR的容量为 650M，相当。