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光折变体全息高密度光存储器及其应用

张心正  
【摘要】: 随着社会的进步及科学技术的发展,尤其是近年来计算机和互联网技术的发展, 人们获取、处理、传输、存储和显示的信息量正以指数方式日益增加。未来信息系统 对存储容量、数据传输速率及信息寻址速度的要求可以说是永无止境的。高密度数据 存储技术始终是信息技术和计算机技术发展中不可缺少的关键环节。体全息存储技术 同时具有存储容量大、数据传输速率高和信息寻址速度快等特点,最有可能成为下一 代主流存储技术。掺杂铌酸锂晶体(LN)以其易于生长、造价低廉以及性能稳定等优 点而得到最广泛的研究,其光栅固定技术和非挥发存储技术也较为成熟。因此,光折 变体全息存储器大多基于铌酸锂晶体。目前,光折变存储器在并行计算、光通讯、军 事目标快速识别、星载信息存储等方面的研究正方兴未艾。IBM、Optitek和Rockwell 等公司纷纷设计了各种光折变体全息存储器原型,并宣布在近期内将该类产品推向市 场。 本论文针对目前光折变体全息存储器研究中存在的一些主要难题,开展了一系列 的研究工作,具体研究内容及研究结果如下: (1)对掺铁LN晶体中对称扇形噪音的形成和光致光散射光强阈值效应进行了 实验研究,成功地验证了我们科研小组提出的LN晶体中扇形噪音形成的多对三波耦合 机制。在此基础上,提出了通过对LN晶体进行双掺杂和选择最佳工作光强来实现高耦 合系数、低噪音存储的优化方案。并在掺铁镁和掺铁铟LN晶体中实现了快响应速度、 低噪音的信息存储。 (2)首次发现了紫外光折变增强效应,该效应的发现为利用更短波长实现全息记 录的晶体优化方案打下了基础。 (3)提出了利用极化子效应进行双色选通存储的物理机制,并得到了实验上的验 证。 (4)详细分析了Bragg条件对双波长存储的影响,首次利用柱面透镜成功地解释 并解决了像场丢失问题;首次对双波长存储中影响再现图像分辨率的因素进行了理论 分析,提出了提高再现图像分辨率的方法,并进行了实验验证。 (5)发明了动态差分编码技术,可实现有效信息的自动捕捉,并能减少由于光斑 不均匀性等大尺度噪音引起的误码,完成了数字信息的存取。 摘 要 “)介绍了两种特殊的光折变存储器:相关识别器和自泵浦相位共轭器。 门)根据我们科研小组和本论文取得的成果,我们设计了光折变体全息高密度光 学存储器的演示系统,并成功制作了原理样机。采用角度复用方式在晶体内记录了大 量全息图,并利用双波长存储实现了非挥发读出。


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