光全息存储原理与实验方法.doc

信息与工程学院光信息科学与工程 20051202020 韩文钦
光全息存储原理与实验方法
摘要
随着激光技术、材料科学以及光电器件研究的发展,光全息存储技术在记录密度、容量、数据传输率、寻址时间等关键技术上将有巨大的发展潜力,必将在本世纪成为信息产业中的支柱技术之一。
本文将系统地介绍光学数字数据全息存储的有关原理、技术实现、及光学信息存储系统的实例,以便了解信息存储的概念、方式和相关存储技术,认识光全息存储的基本原理,掌握三维体全息存储机理,了解光信息存储领域的研究现状与发展趋势。
Optical holographic storage theory and experimental methods
Abstract
With its tremendous potential in the main performances such as the storage density, capacity, data transfer rate, and access time, the optical storage will e consequentially an important candidate of key IT technologies in this century, due to the development of laser, material and photoelectronics technologies.
The papers of Optical Digital Holographic Storage introduces the principle and implementation of optical digital data storage and also some example systems. The papers covers the concepts, manners and techniques of information storage; and also the basic principles of optical holographic storage and the volume holographic storage mechanism.
关键词(key words):
光全息-- Optical holography 存储器--storage 激光—laser
光学—optics 信息—information 全息图—hologram 探测器—detector
光存储介质的发展史
早在个人计算机出现以前的1972年,荷兰飞利浦公司推出了世界上第一台激光视盘机---LD(Laser Disc),LD盘片作为数字时代来临的标志,可以说是世界上最早出现的光学存储器。但是LD盘片巨大的体积,昂贵的价格,以及技术的不完善再加之家用磁带录像机的出现,LD没有得到推广,几乎无人问津。但之后在其基础上出现的cd还是把我们带入了光存储时代。
(图1)第一部CD播放机 Sony CDP-101
1981年,个人计算机出现,人们开始寻求信息存储介质,在当时软盘还是主流存储设备,1M的容量已经足够大部分人使用,但随着信息时代的临近,巨头商家知道软盘的寿命已为期不远。1985年,Philips和Sony联手推出了计算机使用的CD-ROM标准黄皮书(Yellow Book),从此开启了光存储时代的大门。1993年飞利浦公司和JVC公司制定了VCD标准。VCD全称为视频光盘(pact disc),利用MPEG-I压缩技术,在一张光盘上可记录74min的活动图像及立体声伴音,画质高于VHS录像机,光盘有了用武之地。在1995年计算机业内最轰动的事件莫过于Windows 95的发布。Windows 95是第一种用光盘发行的操作系统,虽然也有软盘版,但几十张软盘已经超出了用户的忍耐极限,光驱终于流行开来,光存储设备也开始出现在我们的日常生活中。之后的刻录机,dvd,以及新一代的蓝光dvd,hd-dvd,光存储技术开始大行其道。
(图2)最新一代的HD DVD盘
随着光电信息技术的迅猛发展,超大容量的光学体全息存储成为继磁存储后的又一高新技术。信息存储的高密度化的数据处理及高速化将是今后信息化社会发展的关键。采用掺杂铌酸锂晶体制作成的海量存储器,已成为各国科研机构研究的热点,特别是半导体红光、蓝光激光器的研制成功,使光学体全息存储技术得到了迅猛发展,尤其是光折变晶体材料具有体积小、存储容量大、传输速率快、可并行计算等优点,受到了极大的重视。美国的Imation公司、IBM公司、德国的拜耳公司、日本的NTT 公司等,都投入了巨额资金进行研制和开发。2005