1、InformationOptics 信息光学 第七章光信息存储技术 信息传播 烽火结绳记事书籍照相磁盘 光盘光存储 传统的信息存储方法模拟缩微技术利用普通照相法把图像缩微面积大 存储量小 难与现代通信设备联机 数字存储技术把图像转变为数字信号存储 性能指标 光存储优点 容量 传输速率 寿命 误码率 噪声 可否重写 成本等 存储密度高 并行程度高 抗电磁干扰 存储寿命长 非接触读写等 光盘存储 光盘存储串行 二维光信息存储 优点存储密度高 光盘道距仅1 m 而磁盘道距为10 m 抗电磁干扰 存储寿命长 非接触读写 信噪比高 缺点机械运动寻址方式 按位存储的特性 限制了数据传输率的进一步提高 发展
2、历史 指标参数 CD CompactDisc DVD DigitalVersatileDisc VCD VideoCD BD Blu rayDisc 分类 只读存储光盘 ROM Readonlymemory 一次写入光盘 WORM Writeoncereadmemory 可擦重写光盘 Rewrite 直接重写光盘 Overwrite 工作原理 组成 光学读出头 光学读出头驱动机构 CD盘驱动机构 控制线路以 处理读出信号的电子线路等 光学读出头是CD系统的核心部件 由光电检测器 透镜 激光束分离器 激光器等元件组成 激光器发出的激光经过几个透镜聚焦后到达光盘 从光盘上反射回来的激光束沿原来的光
3、路返回 到达激光束分离器后反射到光电检测器 由光电检测器把光信号变成电信号 再经过电子线路处理后还原成原来的二进制数据光盘区分1和0的原理 接受到的激光束的强弱 激光束在凹坑部分反射的光的强度要比从非凹坑部分反射的光的强度弱 凹坑的边缘 前沿和后沿 代表1 凹坑和非凹坑的平坦部分代表0 发展 光盘存储现在已广泛应用于作为计算机的外部存储设备 速度进一步加快 寻址时间10ms以下 容量进一步增大 130mm盘4GB容量 刻录机 DVD ROM 及两者结合的所谓康宝机 COMBO 早以走近了普通消费者 现在一方面提出了种种新的设想和通过新工艺来提高存储密度 如多色光存储是利用多层介质对不同波长的光
4、敏感 除了在光盘的面记录外 又增加了垂直于面的记录层次 采用角度 空间复用记录方法的全息光盘 光子烧孔选通存储是除了空间存储外 还利用光谱带的频宽存储 可使存储密度增加上干倍 一方面是统一数据存储格式和压缩格式 使目前市场上的产品标准 例如目前DVD刻录机等就存在互不兼容的不同标准 趋向统一和兼容 全息存储 光学全息存储 二维全息存储 平面全息存储技术 三维全息存储 体积全息存储技术 优点细光束记录 细光束再现面积小 密度大 使用方便 一 平面全息存储技术 制作傅里叶变换全息图 二 体积全息存储技术充分利用存储元件的整个体积 使存储容量大增 角度复用利用体全息的角度选择性 波长复用利用体全息的
5、波长选择性 在同一体积内存储多个图像 制作夫朗和费全息图 记录与再现 读出 全息存储的优点1 高数据传输速率 并行记录 并行提取 大大提高二维图像信息的数据传输速率2 高存储容量 三维存储的容量极限为1 3例如 用532nm波长记录的体积全息图的最大容量达6600个 mm3 采用角度和波长复用技术容量将更大3 高冗余度 局部缺陷和损伤不会引起信息丢失或误码4 存取速度快 寻址一个数据页面约需100 s而磁盘系统的机械寻址需10ms提高2个数量级 实例 三维光折变存储技术 特点 容量大数据传输速率快数据检索时间短高冗余度并行读取实时性选择性与可恢复性 原理 光折变效应是光致折射率变化效应的缩称 是光电晶体材料在光照射下晶体折射率随光强的空间分布而变化的效应 光折变效应能够将入射光强的空间分布实时地转换为介质中折射率变化的空间分布 而且这种变化能够被长期保存下来 方式 材料 条件 在弱光 W cm2数量级 作用下就会引起显著的非线性效应 与一般的非线性光学材料要求入射光具有较高的光强 MW cm2数量级 有本质的不同 光折变材料中折射率的改变是非局域性的 即产生的相位光栅与光强分布有一相移 从而使光波与材料中载流子发生相互作用并产生一系列复杂的 特殊的光折变效应 所选的材料的光折变效应应该是可逆的 在均匀光强照射或加热光折变晶体便可以擦洗折射率的变化
