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全息存储研究概论*

更新时间:2009-03-28

随着科学技术迅速发展,社会信息量呈几何级数增长,如何存储这些海量信息,并保证读取速率快、稳定性强、安全性高成为人们关注的问题。全息存储技术抗干扰强,不受电磁波干扰,而且存储容量大,存储寿命长,非接触式读写,不对存储材料造成磨损。目前,全息存储技术以其显著的特点引起了科研人员的重视,成为信息存储领域重要的研究方向。

1 全息存储机理概况

1948年,GABOR在研究显微镜分辨率时实现光相位信息存储的技术,发现了全息存储技术。随着激光器的问世,全息技术得到迅速发展,激光器发出的光束具有高度相干性,实现了全息存储所要求的相干特性要求,促进了全息技术的发展,随之世界各国相继开展全息技术研究。如美国Northrop公司在掺铁铌酸锂晶体中得到大容量全息图;北京工业大学光学信息存储课题组采用微存储技术实现在聚合物光盘上存储信息,而且这种混合复用技术有望在存储介质盘内实现1 TB的存储容量[1-3]

目前,从光学的角度对全息存储机理进行分析,主要分为记录和读取两个过程。其中记录过程是从激光器发出的光束中经过分束棱镜分成两束光,一束加载信息,通过空间光调制器或者直接照射物体得到反射光,这一束光被称作物光;而另一束没有加载任何信息的光束被称为参考光。由于物光和参考光均来自同一激光器的同一波长光束,属于相干光。当物光与参考光在存储介质内相遇,发生相干叠加,就可利用存储介质记录全息图振幅及相位信息。读取过程就是用参考光入射存储介质,在衍射光方向再现所存储信息。

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2 全息存储主要技术

2.1 空间复用技术

空间复用技术是一种比较常见的存储技术,它是将信息存储在材料的不同位置上,而且存储信息在材料里没有重叠部分,相互之间不受干扰,可以较好地再现信息;但由于这种存储技术对存储材料利用率不高,容易造成材料浪费,同时也不能充分发挥全息存储技术大容量的优势。

2.2 波长复用技术

光折变材料是一种应用很广的全息存储材料,常见材料是铌酸锂晶体,属于晶体材料,有规则的外形。当携带信息的光束与参考光发生干涉,在光折变材料内部引起折射率变化,将信息存储在材料内部,具有大容量存储、高保真度、抗干扰性强等优势。然而光折变材料也有自身的局限性,易碎怕摔,不易制成盘状,这将限制其实用化进程。

2.3 角度复用技术

角度复用技术是利用比较充分的全息存储技术以及利用光束角度不同的优势将信息存储在介质材料的同一位置,这样就非常容易实现大容量存储。因为这种复用技术采用同一种波长的激光,而且对激光要求不是很严格,所以采用这种存储技术能体现全息存储技术大容量的优势,是一种较为全面的全息存储技术。

3 全息存储材料

光致聚合物材料是近年新发展起来的一种材料,它在聚合物中掺杂光敏剂,形成可以记录的信息,再将信息存储在材料内部。虽然光致聚合物材料具有高保真度、保存时间长、便于携带、易制成盘状等优势,但其受光照容易产生体积变化,这一点也限制了光致聚合物材料的发展。

3.1 光折变材料

波长复用技术采用的是改变激光器波长的方法,不同存储信息采用不同波长存储到材料介质中,实现大容量存储,该存储技术在理论上是可行的,但因为在现实存储中,波长复用技术对激光器要求较高,波长大范围连续可调不容易实现,如果波长较近,存储信息之间又容易相互干扰,所以在全息存储技术中该存储方式发展相对滞后。

3.2 光致聚合物材料

在全息存储技术中,存储材料占有很重要的位置,而且存储材料的优劣也在很大程度上限制着全息存储技术的发展。目前,存储材料主要有光折变材料、光致聚合物和液晶等3种。

3.3 液晶材料

液晶材料是一种兼有晶体和液体部分性质的中间态材料,保留了固体晶态物质有序性排列而产生的各向异性特点,同时具备了液体易流动特性。目前,液晶材料作为存储材料被广泛研究,由于液晶材料的折射率受光照会发生变化,便于存储信息,因此被广泛应用于全息存储技术[4]

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总之,优化全息存储技术,发挥全息存储技术优势,对解决信息科学发展引发数据量爆炸性增长带来的存储问题将发挥重要作用。与此同时,提高海量信息存储水平,与国际先进存储技术接轨,并将全息存储技术应用在人们的生活中,将会提升全息存储技术的信息存储量水平。

她用做暑期工的钱买了一张去上海的火车票,和用姨妈最后一点怜悯心换来的一堆营养品送去福利院,然后去了上海,在静安区一家餐厅做服务员,开始了新生活。

参考文献:

[1]李建华,刘金鹏,刘佳琪,等.体全息存储研究现状及发展趋势[J].中国激光,2017,44(10):7-14.

[2]万玉红,陶世荃.微全息存储技术及其研究进展[J].激光与光电子学进展,2012,49(10):36-42.

[3]梁丹华,孙华燕.光学全息的现状与发展趋势[J].装备制造技术,2017(1):21-22.

[4]任常愚.向列相液晶取向光折变效应及其应用[D].哈尔滨:哈尔滨工业大学,2009:7-10.

 
崔海瑛,车继馨,韩志友,杨瑞,谭淑梅,任艳东
《科技创新与生产力》2018年第04期文献

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