光折變體三維全息存儲器若干問題研究.pdf

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

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

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

4、變效應(yīng)及其動力學(xué)方程、全息存儲耦合波方程以及光折變體三維全息信息存儲原理，光折變體三維全息信息存儲對信息寫入配置，復(fù)用方式，光折變材料的種類等條件有嚴格的依賴，所以我們對各種信息寫入配置，復(fù)用方式和光折變材料的種類進行了介紹。在本章的最后我們對光柵固定方法和非揮發(fā)信息讀出方法進行了討論。 衍射效率是全息存儲器的一個重要參數(shù)。它不僅直接影響信息頁面重構(gòu)時的亮度，而且，在多幅全息圖疊置時，由于寫入光對與已經(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。由于體全息存儲是多個全息圖分享記錄材料的動態(tài)范圍，一個全息圖的衍射效率的提高會導(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行衍射效率均勻化的方法，同時還討論了衍射效率自增強效應(yīng)對衍

6、射效率均勻程度的影響。 存儲容量和密度作為衡量全息存儲器性能的重要指標，受到人們的普遍重視。通過選擇適當?shù)膹?fù)用技術(shù)，可以充分的利用存儲材料的三維體積，實現(xiàn)高密度體全息存儲。在第四章中，我們首先給出體全息存儲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、所存儲頁的串擾噪聲、存儲材料的動態(tài)范圍、布拉格角度選擇性等實際因素對全息存儲容量的限制作用。我們研究了寫入光束波前曲率對存儲密度的影響，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，有可能使存儲密度提高20％。 光折變體三維存儲器中，噪音是影響存儲器性能的重要因素，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。 光折變體三維存儲器具有高存儲容量、高存儲密度、快速信息讀出等優(yōu)點，最有可能滿足多媒體應(yīng)用方面的巨大存儲容量和