全息存储材料 ---季骏.ppt

姓名:季骏班级: 10 无机非金属( 1) 学号: 20100308126 一、全息存储简介 1、全息存储的背景信息技术在经历了以解决计算机运算速度为主要任务的 CPU 时代和解决信息传播、传输、交换为主要矛盾的网络时代之后,现在又进入以解决信息存储和安全备份为主要矛盾的信息存储时代。进入 21 世纪以来,通过开发新材料、改善材料存储性能、采用高性能软磁材料做磁头、缩小记录光斑尺寸、使用多层膜耦合及超分辨率读出等新技术手段,磁性和磁光记录存储的记录密度得到大幅度提高。磁盘的容量可达 10Gb/in2 ,磁光盘的容量也可以达到 20Gb/in2 。 在光盘的存储方面,人们通过研发新型有机光化学材料、采用短波长激光读写、提高道密度和线密度、开发多数据层光盘、提高盘面转速等技术, 显著提高了光盘的存储密度和传输速率。然而,现有光盘的存储原理决定了它存在 1/λ 2(λ为光波波长)的面密度限制,其二维存储的密度将要接近物理极限,研究人员已将目光转向了三维体存储。对于光存储而言,体存储容量与面存储容量之比是所用激光器波长的平方与立方的关系。在现有的几种基于页的三维存储研究方案中(例如:全息记录、光谱烧孔、光子回波、双光子存储和光致变色多层存储),由于全息数据存储同时具有较高的数据传输速率(1Gb/ps) 、巨大的存储容量(V/ λ3:V是全息存储晶体的体积, λ同上)和短暂的访问响应时间(<100 μ s),是最有希望的下一代数据存储技术。 1、全息存储的背景 2、全息存储技术及其特点(1)存储密度高、容量大。全息存储容量的上限为 l/λ3,理论上全息存储密度可达 1Tb/cm3(1Tb=1000Gb) ,目前的技术已达 10Gb/cm3 。高存储密度是通过在感光材料的同一区域记录多张全息图得到的。目前,最常用的多重记录方法有多波长、多角度、多相位记录。为了得到更高的存储密度,可以将几种多重记录方法综合使用。例如,可以采用波长一角度相结合进行记录; (2) 数据传输速率高和存取时间短。全息图采用整页存储和读出的方式, 一页中的所有信息位都被并行地记录和读出。此外,全息数据库可以用无惯性的光束偏转(例如声光偏转器)或波长选择等手段来寻址,不一定要用磁盘和光盘存储中必需的机电式读写头,因而数据传输速率和存取速率可以很高; (3) 高冗余度。与按位存储的磁盘和光盘不同,全息图以分布式的方式存储信息,每一信息位都存储在全息图的整个表面上或整个体积中,故记录介质局部的缺陷和损伤不会引起信息的丢失; (4) 存储可靠性高。全息存储材料都选用光学性能好、化学性能稳定的银盐晶体、有机高分子聚合物或金属化合物晶体。和全息照相的底片一样,即使存储载体有部分损坏,仍能读出全部数据,只不过清晰度有所降低。全息存储材料记录的信息可保持 30 年以上; (5) 可进行并行内容寻址。全息存储器能够接输出数据页或图像的光学重构信息,因此可以行地进行面向页面的检索和识别,具有快速的内相关寻址功能。这种独特的性能可以用来构建内寻址存储器。二、全息存储拥有如此多的优点,那它所采用的材料是什么呢? ANSWER: 全息存储材料到目前为止,人们常用的全息存储材料包括:银盐材料、光致抗蚀剂、光导热塑材料、重铬酸盐明胶( DCG )、光致聚合物。银盐材料是传统的全息记录材料。超微粒的银盐乳胶有很高的感光灵敏度和分辨率,有较宽广的光谱灵敏范围,并已重复性好、保存期长,具有很强的通用性。它既可以用来记录振幅型全息图(曝光加显影过程),也可以记录得到高衍射效率的位相型全息图(曝光、显影, 然后进行漂白处理)。目前,超微粒的银盐乳胶已经具有成熟的制备技术,并具有可靠、稳定的商品化产品——全息干板。银盐材料的缺点主要在于:不能擦除后重复使用, 湿显影处理程序较为繁琐,且对于位相型全息图,其较高的衍射效率却往往带来噪声的增加和图像质量的下降。 1、光致抗蚀剂材料光致抗蚀剂是一种可以制备浮雕型位相全息图的高分子感光材料。这种材料也可以旋涂在基片上制成干板,光照射后,抗蚀剂中将发生化学变化,且随着曝光量的不同,发生变化的部分将具有不同的溶解力。选用合适的溶剂显影,便可制成表面具有凹凸的浮雕相位型全息图。光致抗蚀剂有正性和负性两种类型。负性光致抗蚀剂在显影过程中,溶剂将腐蚀掉未曝光部分的材料。为了获得较好的图像质量,需要对负性光致抗蚀剂进行足够曝光,但这往往与全息图成像的最佳曝光量相矛盾,从而使负性光致抗蚀剂存储的全息图的精细线条往往由于曝光量不够,而在显影时被腐蚀掉,影响全息图的质量。正性抗蚀剂的曝光和显影特性与负性抗蚀剂正相反,故使用正性抗蚀剂可以克服上述困难而获得高质量的全息图。采用光致抗蚀剂来记录全息图有着令人看好的应用潜力,因为在全息光存