(光存储原理与应用）诸论

1、( (光存储原理与应用）诸光存储原理与应用）诸论论如何学习光存储如何学习光存储o探讨式教学探讨式教学o逆式教学：逆式教学： 传统传统原理原理例子（习题）例子（习题）巩固原理巩固原理 现在现在例子例子归纳原理归纳原理o学习目的：重点不是学习光存储技术本身，而是学习目的：重点不是学习光存储技术本身，而是光存储所光存储所涉及的主要光电技术涉及的主要光电技术，实践证明这些都，实践证明这些都是是光电领域最尖端，应用最广泛的技术光电领域最尖端，应用最广泛的技术考核方式考核方式o闭卷考试（知识点不多）：平时成绩占闭卷考试（知识点不多）：平时成绩占40%，考试，考试60%；o平时成绩由到课率、课堂表现两部分组

2、成平时成绩由到课率、课堂表现两部分组成o奖励措施奖励措施：问题引导，参与正确回答问题：问题引导，参与正确回答问题6次，平时成绩计满分。次，平时成绩计满分。问题引导问题引导五个光学系统五个光学系统由问题引导，由问题引导，大家自己学会构建大家自己学会构建设计实例1：传统光盘设计实例2：全息存储设计实例3：双光子存储设计实例4：蛋白质存储设计实例5：磁光存储 磁光克尔效应：入射的线偏振光在已磁化的物质表面反射时，振动面发生旋转的现象，1876年由John Kerr发现。克尔效应在表面磁学中的应用，即为表面磁光克尔效应。 图1 表面磁光克尔效应原理光存储的一些基础知识信息技术中的三“T” “T”: t

3、era (1012 )不是实验室速度，是商业化产品的速度！1. 计算机计算速度 1T Hz （当前奔四4.3GHz）.2. 通信传输速度 1T bit/sec （当前华为、爱立信主流速度2.5Gbit/s,即将10Gbit/s，5-10年后40Gb/s）.3. 信息记录密度 1T bit/inch2 （当前单张蓝光光盘50Gbit，2015年单张全息光盘500Gbit） 所以，存储技术是所以，存储技术是3T中第一个做到的中第一个做到的思考：可以运用于存储的技术o古代o近代o现在o未来？老的信息存储手段o竹简，木头o石头：例如石碑o纸张：书、笔记o胶片：影像、胶卷近代主要的信息存储手段近代存储方

4、法磁性存储：磁带、硬盘 光存储：光盘、全息 半导体存储：USB存储信息的磁性记录o磁带和磁盘典型的磁性存储设施便携式信息存储：软盘-光盘-闪存闪存（闪存（USB存储元件）的出存储元件）的出现，打破了原有光存储的发现，打破了原有光存储的发展轨道，相比光盘，闪存使展轨道，相比光盘，闪存使用更加方便用更加方便软盘现在几乎被淘汰了软盘现在几乎被淘汰了思考：回顾存储技术发展历史总结特点o石头、甲骨、竹简、纸张、胶卷、磁带、光盘、USB存储。技术发展：前进技术发展：退步可见信息存储技术和单位容量在不可见信息存储技术和单位容量在不断提升断提升但是。但是。古人在石头上记录的信息，传承了几千年古人在石头上记录的

5、信息，传承了几千年发了了纸张后，纸张记录信息据说可以传几百年发了了纸张后，纸张记录信息据说可以传几百年胶卷胶片存储可以保存胶卷胶片存储可以保存20年年一张光盘可以存几十一张光盘可以存几十Gbit的信息，但却只可以保存的信息，但却只可以保存10年年信息存储方式在进步，但寿命却在下降信息存储方式在进步，但寿命却在下降-主要问题！主要问题！新一代的全息光盘是一个转折点，单张光盘可以存新一代的全息光盘是一个转折点，单张光盘可以存500Gbit，甚至，甚至1Tbit，但可以，但可以保存保存100年年思考：如何实现信息的数字存储？思考：如何实现信息的数字存储？o信息的写入信息的写入o信息的读取信息的读取光

6、盘存储光盘存储磁光存储磁光存储光盘存储光盘存储思考：信号如何读取？思考：信号如何读取？光盘存储的工作原理思考，如何提高存储密度？思考，如何提高存储密度？如何提高存储密度如何提高存储密度o几何光学：像差几何光学：像差o物理光学：衍射物理光学：衍射提高光盘存储密度的方法提高光盘存储密度的方法sin22. 1nD 物理光学在介绍圆孔光衍射时曾经使用爱里（物理光学在介绍圆孔光衍射时曾经使用爱里（Airy）斑公）斑公式式1.22D,但在光存储技术中，由于光的衍射角很大，但在光存储技术中，由于光的衍射角很大，且光学镜头的数值孔径且光学镜头的数值孔径NA=nsin，因此我们利用的公式变，因此我们利用的公式变

7、成成 为了提高记录密度，即减小光斑的直径为了提高记录密度，即减小光斑的直径D，所以要求光波，所以要求光波长长要用短波长的紫外光到浅红光。且光学透镜的数值孔径要用短波长的紫外光到浅红光。且光学透镜的数值孔径角角NA要尽量大。要尽量大。光盘技术的变革思考：是否单面积存储容量越大就一定意味着技术越先进？Blue rayBD和DVD的比较BD和DVD的比较思考：磁性存储思考：磁性存储o对比光盘存储的特征，请思对比光盘存储的特征，请思考如何利用磁性实现数字信考如何利用磁性实现数字信息存储？息存储？用用USB 2.0接口的富士通接口的富士通MO：DMO-640PT，支，支持持640MB容量的盘片容量的盘片

8、 思考：如何实现思考：如何实现磁信号的光读取？磁信号的光读取？磁光效应磁光效应o磁光法拉第旋光效应磁光法拉第旋光效应o磁光克尔效应磁光克尔效应世界光盘存储设备巨头世界光盘存储设备巨头oHLDS (HITACHI-LG Data Storage) HLDS (HITACHI-LG Data Storage) ：日立：日立-LG-LG联联合体合体oTSST (Toshiba Samsung Storage Technology) TSST (Toshiba Samsung Storage Technology) ：东芝东芝- -三星联合体三星联合体oSony NEC Sony NEC 联合体联合体

9、oLiteOn LiteOn o以上是四大巨头。此外一些企业在某些领域具有以上是四大巨头。此外一些企业在某些领域具有优势，如优势，如Panasonic Panasonic 占汽车音乐播放占汽车音乐播放90%90%视场。视场。此外飞利浦、此外飞利浦、GEGE等也都有专长。等也都有专长。Sony网站的产品资料下一代光存储技术：全息GE新推出500Gb全息光盘o100张DVD或20张单层蓝光的容量思考：o什么是全息技术？o如何用全息实现信息存储？全息全息光盘o普通的光盘用塑料做支架，但记录信息是在一层1微米厚的金属膜，如铝上；o而全息光盘的信息却直接写在感光塑料上。o普通光盘信息能保存10年，而全息

10、光盘寿命则有望达到50-100年全息光盘o全息：干涉记录，全息：干涉记录，衍射再现衍射再现o写入：一路参考写入：一路参考光，一路信号光光，一路信号光干涉，干涉图样干涉，干涉图样由于物理或化学由于物理或化学反应被固定于全反应被固定于全息光盘或全息晶息光盘或全息晶体内；体内；o读出：记录的光读出：记录的光盘经光照，并经盘经光照，并经探测器感应探测器感应本课程要介绍的内容o光：几个原理（磁光、光全息，衍射模 型），几个关键器件（激光器，探测器）o机：光存储中的精密机械伺服机构o电：定位系统、聚焦跟踪伺服，稳速控制、 信号调制。o算：数据处理，纠错算法等o几个典型光存储系统的构成伺服系统（光斑正确聚焦，光盘正确放置）光