光存储技术发展方向和关键技术

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1、一、光存储技术的发展方向以光学、集成光学、光子效应、体全息技术、光感生或磁感生超分辨 率等原理为基础的新一代光存储技术将朝着以下几个方向发展：（1）利用光学非辐射场与光学超衍射极限分辨率的研究成果，进一步 减小记录信息符尺寸。因光束照射到物体表面时，无论透射或反射都会形成传 播场（传播波）和非辐 射（隐失波）。传播波携带着物体结构的低频信息，容 易被探测器探测。隐失波携带描述物体精细结构的高频信息，沿物体表面传 播。只要把这一部分信息扑捉到， 就可提高系统的分辨率。（2）采用近场光学原理设计超分辨率的光学系统，使数值孔径超过1.0,相当于探测器进入介质的辐射场，从而能够得到超精细结构信息，突破

2、衍 射极限，获得更高的分辨率，可使经典光学显微镜的分辨率提高两个数量级， 面密度提高 4个数量级。（3）以光量子效应代替目前的光热效应实现数据的写入与读出，从原 理上将存储密度提高到分子量级甚至原子量级，而且由于量子效应没有热学过 程，其反应速度 可达到皮秒量级（10-12秒），另外，由于记录介质的反应与 其吸收的光子数有关，可以使记录方式从目前的二存储变成多值存储，使存储 容量提高许多倍。（4）三维多重体全息存储，利用某些光学晶体的光折变效应记录全息图 形图像，包括二值的或有灰阶的图像信息，由于全息图像对空间位置的敏感 性，这种方法可以得到极高的存储容量，并基于光栅空间相位的变化，体全息 存

3、储器还有可能进行选择性擦除及重写。（5）利用当代物理学的其它成就，包括光子回波时域相干光子存储原 理、光子俘获存储原理、共振荧光、超荧光和光学双稳态效应、光子诱发光致 变色的光化学效 应、双光子三维体相光致变色效应，以及借助许多新的工具和 技术，诸如扫描隧道显微镜（STM）、原子力显微镜（AFM）、光学集成技术及 微光纤阵列技术 等，提高存储密度和构成多层、多重、多灰阶、高速、并行读 写海量存储系统。实验已证明目前的技术可使光存储密度达到 40-100Gbits in2。二、光存储发展的关键技术（ 1）高密、高效、高速的母盘刻录技术采用短波激光和大数值孔径的物镜，可使道间距减小，比特长度减 小

4、，从而可提高光盘的刻录密度；采用脉宽调制，可显著提高记录效率。（2） DVD 单面盘的精密注塑及双盘的封装技术将 DVD 母盘、模板生产线挑选出的合格模板，用精密注塑机注塑成 形，制得的 DVD 半成品经适当冷却，送入溅射室，根据不同要求，分别溅射金 或铅，然后进行粘合剂旋涂、封装、紫外光固化、在线检测、商标印刷等，制 成 DVD 只读光盘。（ 3）光盘记录介质DVD-RAM 光盘是否稳定可靠，记录介质是关键，而材料设计能否满足高 速存储的要求，又取决于记录介质能否在两个稳定态之间实现快速可逆相变。 国内外传 统相变介质材料设计都是基于激光的热效应，信息写入用液相快淬实 现；信息的擦除用晶核形成、晶粒长大来完成。由于热效应是能量积累过程， 写入一个比特需较 长时间，约几十纳秒，而且介质在经历几十万次的写擦循 环后会出现信噪比下降的热疲劳。随着记录激光采用短波长，激光的热效应逐 渐减弱，而激光光子的激发 作用变得突出；所以新的材料设计基于激光的光效 应。对半导体类型介质来讲，写入一个比特只要几十皮秒，使记录速率获得数 量级的提高。这种基于非线性光学双 稳态变化效应的记录介质称为光双稳态记 录介质，它可以是无机材料，也可以是有机材料或无机-有机复合材料。更多资料：