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波导多层光存储器件的研制及其散射模型

杨涛  
【摘要】:光学数据存储技术如CD和DVD光盘已在音像视听和计算机数据存储领域得到广泛的应用。目前人们正在设法进一步提高光盘存储器的存储密度,如采用大数值孔径物镜或使用较短波长光源(如蓝光、紫光存储)。但是,现今的光盘存储面密度已经接近由电磁波衍射效应引起的空间分辨率极限,下一代超高密度光存储器将建立在突破衍射分辨率极限的近场光学存储技术(如采用固体浸没透镜的方法)或突破光盘平面限制的三维光学体存储技术之上。 本文就介绍一种新型的三维光存储方法——波导多层存储。它的原理是:利用波导缺陷记录数据、利用波导缺陷的漏光效应读出数据和利用波导对光的空问约束作用实现层选址。这种方法的可行性已被文中十层波导原理性实验成功证实。 为了能够制造出实用的波导多层存储系统,文中对可适用于本存储系统的多种数据读写方法从原理上作了概述。其中,“直写法”的数据记录方式和“散射型”的数据读出方式最具实用性。通过对导波光学原理以及光散射理论的研究,我们得出了波导表面散射光强的指数衰减规律。考虑到某些探测器要求整个波导表面散射光强均匀不变,我们又推导出了这种情况下的衰减系数随着光传播方向变化规律公式。此外,我们还运用转移矩阵的方法对衰减系数的相关参量进行了分析。这些工作进一步了完善波导散射理论。 在以上理论推导的基础上,我们设计了波导表面光散射的实验。该实验不仅证实了散射光强的指数衰减规律,而且分别得出了不同波导样品的衰减系数大小。此外,实验结果还反映了当仅仅改变其中一个参量(如信息符的深度或密度)时,衰减系数的变化趋势。这为今后进一步提高器件性能提供了依据。 本文还对其它高密度光存储的原理作了介绍。通过与其它光存储方法的比较,可以预计:波导多层技术有希望成为新一代高密度光存储领域中的有力竞争者。


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