光折變體三維全息存儲(chǔ)器若干問題研究.pdf

1、隨著社會(huì)的發(fā)展和科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，尤其是近年來計(jì)算機(jī)和互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，信息時(shí)代已經(jīng)到來，人類對(duì)信息的要求和依賴，包括大規(guī)模電子信息的產(chǎn)生，積累，存檔等技術(shù)方面，到了一個(gè)前所未有的程度。進(jìn)入21世紀(jì)，能否滿足日益增長(zhǎng)的信息存儲(chǔ)的要求成為一個(gè)嚴(yán)峻的技術(shù)挑戰(zhàn)。各種海量信息存儲(chǔ)技術(shù)的研究方興未艾，包括一維光帶技術(shù)，目前在信息存儲(chǔ)市場(chǎng)上占主導(dǎo)地位的二維存儲(chǔ)技術(shù)，處于研發(fā)階段的各種三維存儲(chǔ)技術(shù)以及電子俘獲光學(xué)存儲(chǔ)技術(shù)、表面增強(qiáng)拉曼光增強(qiáng)技術(shù)、掃描探

2、針存儲(chǔ)技術(shù)等其他技術(shù)。在存儲(chǔ)技術(shù)的發(fā)展中，有一種由二維向三維轉(zhuǎn)變的趨勢(shì)，比如硬盤陣列存儲(chǔ)技術(shù)和DVD的多層存儲(chǔ)技術(shù)等等。在三維存儲(chǔ)技術(shù)中，以鈮酸理晶體為存儲(chǔ)介質(zhì)的光折變體三維體全息存儲(chǔ)技術(shù)具有高存儲(chǔ)密度(理論極限1Tbits/cm3)，高的存取速率等優(yōu)勢(shì)，是目前存儲(chǔ)技術(shù)的一個(gè)研究熱點(diǎn)，極有可能成為最有前途的下一代信息存儲(chǔ)方式。 近十幾年來，光折變體三維體全息存儲(chǔ)技術(shù)的研究有了很大的進(jìn)展，出現(xiàn)了多種、不同技術(shù)水平的樣機(jī)，但是，各種

3、樣機(jī)所達(dá)到的存儲(chǔ)指標(biāo)距離理論極限還相差很遠(yuǎn)，還有許多需要解決的技術(shù)問題，本論文針對(duì)光折變體三維存儲(chǔ)器這一當(dāng)今研究熱點(diǎn)，研究提高存儲(chǔ)器性能的方法，為存儲(chǔ)器走向?qū)嵱米鞒鰢L試。 在本論文第一章中，我們簡(jiǎn)單介紹了光折變?nèi)S體全息存儲(chǔ)器的發(fā)展，概要的介紹了各個(gè)階段代表性的光折變體三維存儲(chǔ)器樣機(jī)，并分析了光折變體三維全息存儲(chǔ)器作為下一代存儲(chǔ)技術(shù)的各方面的優(yōu)勢(shì)。 光折變體三維全息存儲(chǔ)技術(shù)的基礎(chǔ)是光折變效應(yīng)，在第二章中，我們簡(jiǎn)要介紹光折

4、變效應(yīng)及其動(dòng)力學(xué)方程、全息存儲(chǔ)耦合波方程以及光折變體三維全息信息存儲(chǔ)原理，光折變體三維全息信息存儲(chǔ)對(duì)信息寫入配置，復(fù)用方式，光折變材料的種類等條件有嚴(yán)格的依賴，所以我們對(duì)各種信息寫入配置，復(fù)用方式和光折變材料的種類進(jìn)行了介紹。在本章的最后我們對(duì)光柵固定方法和非揮發(fā)信息讀出方法進(jìn)行了討論。 衍射效率是全息存儲(chǔ)器的一個(gè)重要參數(shù)。它不僅直接影響信息頁面重構(gòu)時(shí)的亮度，而且，在多幅全息圖疊置時(shí)，由于寫入光對(duì)與已經(jīng)寫入光柵的擦除作用而引起的

5、衍射效率不均勻性造成的信噪比的降低，所以衍射效率還決定了同一體積以存儲(chǔ)的信息頁面數(shù)目。在第三章中我們首先給出了體積全息圖的衍射效率，討論了透射配置下的衍射效率與材料各向異性、角度選擇性的關(guān)系。由于體全息存儲(chǔ)是多個(gè)全息圖分享記錄材料的動(dòng)態(tài)范圍，一個(gè)全息圖的衍射效率的提高會(huì)導(dǎo)致其他全息圖的衍射效率的下降，在本章的最后，我們討論使多幅全息圖的衍射效率均勻化的方法，提出了利用弱寫入方法進(jìn)行衍射效率均勻化的方法，同時(shí)還討論了衍射效率自增強(qiáng)效應(yīng)對(duì)衍

6、射效率均勻程度的影響。 存儲(chǔ)容量和密度作為衡量全息存儲(chǔ)器性能的重要指標(biāo)，受到人們的普遍重視。通過選擇適當(dāng)?shù)膹?fù)用技術(shù)，可以充分的利用存儲(chǔ)材料的三維體積，實(shí)現(xiàn)高密度體全息存儲(chǔ)。在第四章中，我們首先給出體全息存儲(chǔ)密度和容量的理論上限，隨后討論信息讀出比特率、光擦除作用、所存儲(chǔ)頁的串?dāng)_噪聲、存儲(chǔ)材料的動(dòng)態(tài)范圍、布拉格角度選擇性等實(shí)際因素對(duì)全息存儲(chǔ)容量的限制作用。我們研究了寫入光束波前曲率對(duì)存儲(chǔ)密度的影響，結(jié)果表明通過平衡考慮改變寫入光束

7、波前曲率和空間復(fù)用度兩方面的問題，有可能使存儲(chǔ)密度提高20％。 光折變體三維存儲(chǔ)器中，噪音是影響存儲(chǔ)器性能的重要因素，在第五章中，我們研究了抑制由于大量疊置全息圖引起的噪聲的方法。討論了全息圖噪聲、噪音光柵的建立及其可能的抑制方法。最后，結(jié)合我們的工作討論了利用凹球面鏡的類相位共軛反射光抑制全息圖疊置噪聲的方法。 光折變體三維存儲(chǔ)器具有高存儲(chǔ)容量、高存儲(chǔ)密度、快速信息讀出等優(yōu)點(diǎn)，最有可能滿足多媒體應(yīng)用方面的巨大存儲(chǔ)容量和