光存儲(chǔ)技術(shù)的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)

光存儲(chǔ)技術(shù)的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)引言12年~3傳統(tǒng)磁存儲(chǔ)理論及應(yīng)用一些稀土元素存在的能夠在外部磁場(chǎng)中磁化并保持磁化狀態(tài)的磁性現(xiàn)象稱為鐵性物質(zhì)的組成原子一般都具有不滿的電子層。某些組成部分的原子不是鐵磁性的合金也具有鐵磁性，稱為赫斯勒合金。夠強(qiáng)的外部磁場(chǎng)中，磁疇中的原子的磁矩會(huì)隨著外部磁場(chǎng)矢量方向的變化而變化，在外部磁場(chǎng)消失后這些磁疇中原子的磁矩會(huì)繼續(xù)保持為變化后的同一的指化方向的特性被用來(lái)進(jìn)行傳統(tǒng)的磁存儲(chǔ)應(yīng)用。1898ValdemarPoulsen磁頭與磁化的存儲(chǔ)介質(zhì)相對(duì)移動(dòng)獲得感生電流來(lái)得到存儲(chǔ)介質(zhì)上磁化強(qiáng)度變化（30Gb/c2，能夠獲得的感生電流的強(qiáng)度和信噪比已經(jīng)過(guò)小，造成讀入設(shè)備的誤記錄介質(zhì)以及讀、寫器件的不斷發(fā)展而得到。目前容量最大的硬盤已經(jīng)能做到1000~2000GB的容量，在可以預(yù)見(jiàn)的將來(lái)，更高數(shù)量級(jí)的存儲(chǔ)能力也是能夠?qū)崿F(xiàn)的。光存儲(chǔ)技術(shù)的原理及特點(diǎn)尤其是半導(dǎo)體激光器的成熟應(yīng)用，使得光存儲(chǔ)從最初的微縮照相發(fā)展成為快捷、ROM紛紛產(chǎn)生。與磁介質(zhì)存儲(chǔ)技術(shù)相比，光存儲(chǔ)具有壽命長(zhǎng)、非接觸式讀/寫、信息位的價(jià)格低等優(yōu)點(diǎn)。光存儲(chǔ)的基本原理光存儲(chǔ)技術(shù)是用激光照射介質(zhì)，通過(guò)激光與介質(zhì)的相互作用使介質(zhì)發(fā)生物[2]。其基本物理原理是：存儲(chǔ)介質(zhì)受到激光照射后，介質(zhì)的某種性質(zhì)（如反射率、反射光極化方向等）1示出數(shù)字光盤存儲(chǔ)的基本原理。圖1數(shù)字光盤存儲(chǔ)基本原理[5]CD光盤、DVD光盤等光存儲(chǔ)介質(zhì)，與軟盤、硬盤相同，都是以二進(jìn)制數(shù)據(jù)的形式來(lái)存儲(chǔ)信息的。寫入信光存儲(chǔ)的主要特點(diǎn)光盤存儲(chǔ)的主要特點(diǎn)如下[6]：記錄密度高、存儲(chǔ)容量大。光盤存儲(chǔ)系統(tǒng)用激光器作光源。由于激光0.001mm107bit/cm2~108bit/cm2CD-ROM3141.2×108CD-ROM光盤。2mm的錄能達(dá)到相當(dāng)高的速度；易于和計(jì)算機(jī)聯(lián)機(jī)使用，這就顯著地?cái)U(kuò)大了光存儲(chǔ)設(shè)備的應(yīng)用領(lǐng)域；光盤信息可以方便地復(fù)制，這個(gè)特點(diǎn)使光盤記錄的信息壽命實(shí)際上為大量推廣應(yīng)用創(chuàng)造了必要的條件。光存儲(chǔ)技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀DVD技術(shù)是目前應(yīng)用最廣泛的光存儲(chǔ)技術(shù)，全方位的DVD寫，從家電到計(jì)算機(jī)整個(gè)光盤應(yīng)用領(lǐng)域。DVD格式標(biāo)準(zhǔn)與CD相比，主要的改進(jìn)包括：0.6mm襯底，這使得它能夠采用數(shù)值孔徑更大的物鏡；信道間距和最小記錄長(zhǎng)度減??；光學(xué)頭物鏡的數(shù)值孔徑增大；激光器波長(zhǎng)更短；采用更有效的編碼方案。2199東京宣告建立下一代大容量光盤記錄格式的參數(shù)標(biāo)準(zhǔn)，并將其命名為藍(lán)光光盤（Blue-RayDisc。藍(lán)光光盤的記錄介質(zhì)采用相變材料，為可擦寫光盤。通過(guò)405nm0.85數(shù)值孔徑的光學(xué)頭，它成功地0.lmm同時(shí)使盤片能更好地讀出和提高記錄密度。藍(lán)光光盤的軌道間距為0.32m，大DVD1/227GB36Mbit/s的傳輸速度。由于藍(lán)光光盤采用了全球標(biāo)準(zhǔn)的“MPEG-2”傳輸流壓縮技術(shù)，使其適用于存儲(chǔ)高清晰度視頻信息等需要大容量的內(nèi)容。與DVD術(shù)的發(fā)展也充滿了激烈的競(jìng)爭(zhēng)。HDVD是可以與藍(lán)光光盤爭(zhēng)雄的另一種基于藍(lán)光的新一代高密度高速度光盤系列。DVD、藍(lán)光光盤代表了高密度光存儲(chǔ)的主流發(fā)展技術(shù)，其主要特點(diǎn)是采取場(chǎng)超分辨力技術(shù)取代傳統(tǒng)的遠(yuǎn)場(chǎng)技術(shù)等。三維體存儲(chǔ)技術(shù)全息存儲(chǔ)和光子三維存儲(chǔ)兩個(gè)方面。體全息存儲(chǔ)體全息存儲(chǔ)是20世紀(jì)60而也使全息存儲(chǔ)成為超高密度光存儲(chǔ)領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。（數(shù)字或模擬經(jīng)空間光調(diào)制器質(zhì)中干涉形成體全息圖從而完成信息的記錄讀出時(shí)使用和原來(lái)相同的參考光尋。全息存儲(chǔ)具有以下特點(diǎn)：1012bits/cm3[8]；所有信號(hào)的強(qiáng)度降低，而不致于引起數(shù)據(jù)丟失；傳輸率。目前采用多通道并行探測(cè)陣列的全息存儲(chǔ)系統(tǒng)，數(shù)據(jù)傳輸率有望達(dá)到1Gbyte/s；問(wèn)時(shí)間可降至亞毫秒范圍或者更低；30年以上。TB1Gbps的數(shù)據(jù)傳輸率，InphaseOptware公司已經(jīng)取得了令人矚目的成就，而且在主要就是尋找一種同時(shí)兼具性能、容量和價(jià)格方面綜合優(yōu)勢(shì)的存儲(chǔ)材料。光子三維存儲(chǔ)稱光子存儲(chǔ)photoinducedopticalmemory)。它是一種不經(jīng)過(guò)材料吸收光子后產(chǎn)1、光譜燒孔存儲(chǔ)儲(chǔ)多個(gè)信息。室溫下能燒孔的材料是關(guān)鍵。目前，國(guó)內(nèi)外主要研究?jī)深惒牧象w系：Sm雜的無(wú)機(jī)材料體系以及給體和受體電子轉(zhuǎn)移反應(yīng)的有機(jī)材料體系[9]。2、雙光子吸收三維存儲(chǔ)介質(zhì)的原子中某一特定能級(jí)上的電子激發(fā)至另一穩(wěn)態(tài)，并使其光學(xué)性能發(fā)生變尋址與讀寫。利用材料折射率、吸收度、熒光或電性質(zhì)的改變來(lái)實(shí)現(xiàn)存儲(chǔ)[10]，Tbits/cm3的體密度，可達(dá)到4MB/sSanDiegoCall&Recall100層的記錄方法。國(guó)內(nèi)清華大1995年開(kāi)始從事這方面的研究，初步建立了針對(duì)有機(jī)介質(zhì)的記錄物理模型并完成了對(duì)雙光子記錄介質(zhì)特性測(cè)試專用設(shè)備的研制。雙光子吸收三維存儲(chǔ)原理基于能級(jí)的躍遷，材料的響應(yīng)時(shí)間可達(dá)到皮秒量就必須開(kāi)展對(duì)存儲(chǔ)材料的研究。[11][12]，緣于它可以大大地提M進(jìn)制數(shù)據(jù)（M>M種不M2所示的坑深調(diào)制多階存儲(chǔ)，就[13]。多階光存儲(chǔ)分為信號(hào)多階光存儲(chǔ)和介質(zhì)多階光存儲(chǔ)。圖2坑深調(diào)制實(shí)現(xiàn)多值存儲(chǔ)信號(hào)多階光存儲(chǔ)其早期方案是坑深調(diào)制（PDM：PitDepthModulation。在這種多階只讀光盤中，信息坑的寬度固定為tmin，信息坑的深度具有M公司研發(fā)的是利用信息坑邊沿相對(duì)于固定時(shí)鐘的變化，進(jìn)行多階信息8646（byte）的信息，因此顯著高于傳統(tǒng)光盤的記錄密度。介質(zhì)多階光存儲(chǔ)用另一長(zhǎng)波長(zhǎng)激光(例如紅光)將俘獲的電子釋放到原來(lái)的低能級(jí)狀態(tài)，存儲(chǔ)的能量以熒光的形式釋放出來(lái)，由于發(fā)出的熒光強(qiáng)度與俘獲的電子數(shù)量成比例，同時(shí)也與寫入激光的強(qiáng)度成比例，該寫入/讀出過(guò)程具有線性響應(yīng)，使得電子俘ns時(shí)間的讀寫。階反射調(diào)制存儲(chǔ)。近場(chǎng)光學(xué)存儲(chǔ)技術(shù)于半波長(zhǎng)量級(jí)的距離時(shí)獲得的隱失光。隱失光為非傳輸光，當(dāng)距離超過(guò)波長(zhǎng)量密度存儲(chǔ)。與其它超高密度存儲(chǔ)方法相比，近場(chǎng)光學(xué)存儲(chǔ)主要有以下優(yōu)點(diǎn)：高密度、大容量：讀寫光斑小，大大提高了存儲(chǔ)的密度，使得存儲(chǔ)容傳輸速率；可充分利用已有存儲(chǔ)技術(shù)：如硬盤驅(qū)動(dòng)器中的空氣懸浮磁頭技術(shù)和光于減低產(chǎn)品的價(jià)格，增加競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。3近場(chǎng)存儲(chǔ)；②超分辨率近場(chǎng)結(jié)構(gòu)（Super-RENS）存儲(chǔ)；③探針掃描顯3控制高速旋轉(zhuǎn)的記錄盤片表面與近場(chǎng)光學(xué)讀寫頭之間始終保持近場(chǎng)范圍的問(wèn)題所困擾。PSM于超高密度信息的記錄、再現(xiàn)和擦出。Super-RENS50~100nm，并設(shè)計(jì)了固體浸沒(méi)透鏡式近場(chǎng)光學(xué)超高密度存儲(chǔ)系統(tǒng)。圖3（PSN）Super-RENS（SIL方案光存儲(chǔ)技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)及展望速度是光存儲(chǔ)技術(shù)研究工作的主要方向。主要著重于以下幾個(gè)方面：采用數(shù)字式記錄作為最基本和最有效的記錄方式；采用并行讀寫逐步代替串行讀寫，從而提高數(shù)據(jù)的讀取傳輸率。體全因之一；改善尋址方法，發(fā)展無(wú)機(jī)械尋址功能，提高隨機(jī)尋址速度；快速響應(yīng)等問(wèn)題的關(guān)鍵，主要方向是開(kāi)發(fā)適于光致模式的超高密度近場(chǎng)光存儲(chǔ)的有機(jī)介質(zhì)。陸子鳳等提出偶氮苯衍生物的全息光存儲(chǔ)[17]等。810倍。但是光盤性能的提高遠(yuǎn)遠(yuǎn)趕不上信息科學(xué)的發(fā)展和實(shí)際需要。為此在現(xiàn)有技術(shù)基礎(chǔ)上，如前所述，采用并行讀寫技術(shù)、陣列式結(jié)參考文獻(xiàn)BOZORTHRM.Ferromagnetism[M].IEEEPress,1993徐端頤.光盤存儲(chǔ)系統(tǒng)設(shè)計(jì)原理[M].:,2000趙曉鶯,劉云.光存儲(chǔ)技術(shù)應(yīng)用與其發(fā)展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