(光存储原理与应用）第二章全息光存储.ppt

词根起源 Hologram 来自希腊语 holos, 意思为 whole，后一半gramma 意思为 message 全息——全部的信息 思考：为什么叫全部的信息？ 思考：常规成像技术丢失了什么？ 全息背景知识 回忆：何谓全息？ 全息：两束光（平面波或球面波）干涉记录，一束为空白参考光，一束经过光调制，带有信息，再使用其中一束光照射记录好的图像，通过衍射再现信息。 概况：干涉记录，衍射再现 The Tale 全息技术应用经历的三个时代 第一代,只能在单色光下再现的全息图; 第二代, 可在白光下再现的全息图, 它主要包括两大类型, 第一类是1962 年由前苏联人丹尼苏克发明的反射式全息图, 这种全息图由于它的层状结构, 不能形成浮雕条纹, 难以快速复制, 故目前主要用于装饰品,“激光宝石”即是这类全息图; 另一类全息图是1969 年由美国人Beton 发明的彩虹全息图; 这类全息图由于衍射效率高, 制作过程简单, 特别是能够形成浮雕状条纹, 故得到快速发展,目前在全息领域占有重要地位; 第三代, 压印在薄膜上的模压全息图。正是由于模压全息图能大批量地快速复制, 且成本低廉, 才使全息图最终走出实验室, 进入人们社会生活的很多领域。模压全息图除了可用于贺卡、艺术图片、邮件、广告外, 最重要的应用是在防伪领域。目前, 很多国家的护照、身份证、信用卡、商标、商品包装上都有模压全息图做为防伪标识。 模压全息图的制作过程可分为: 激光摄制; 电成型; 模压。 点源的全息 干涉记录: 参考光Reference wave 物光Object wave 干涉强度分布 干涉记录 当用介质记录干涉信息时，依赖于记录强度分布，以及记录转换效率，将得到一个干涉条纹决定的相位光栅 tb – 由于 |R|2 项产生的背景光 B – 记录及定影过程相关的强度效率常数 衍射再现 衍射再现：当用一个相干光 A(x,y)（通常被称为重构波）照射全息片时， 最终的衍射场可以表示为： 也就是相当于四个波的累加 思考：加入重构波就是用参考光，会得到什么？ 衍射再现 此时重构场可以整理为三项 衍射再现的三项场分布 WHY? 全息图形的每一部分都是接受了物体发出的全部光, 所以全息图形随便割下一块，仍能恢复出全部物体信息 全息对波长的依赖 思考：当用一个白光作为衍射光照射全息片时，在上图虚像方向将会有什么现象？ 全息片相当于一个相位光栅，会有衍射、色散的效果 思考：如何实现彩色成像？ 全息种类 – 反射式 vs. 透射式 透射式全息: 参考光和物光在全息片的同一侧 反射式全息: 参考光和物光在全息片的两侧 简介 全息：干涉记录-衍射再现 全息光存储Holographic Optical Storage (HODS) 或全息数据存储 Holographic Data Storage System (HDDS) 目前最可预见的下一代光存储技术 图像存储而非数字存储 同一媒介可以多次存储 Tbit的存储技术 全息光存储？ 当前的光盘存储和磁光存储已经接近了极限 磁密度极限 模斑尺寸极限-光波长极限 衍射极限 光存储如果要继续发展，只能寻求替代技术 Practical Solution or Toy? 目前出现的技术中最可行的一种 超高的存储密度、超长的存储寿命 超快的接入可能 保守估计至少 10 of MBit/sec and 有望达到几百 MBit/sec 小尺寸 技术比较 记录读取原理差异：现有光存储通过刻槽数字记录；全息则通过干涉写入，衍射读出。 记录媒介差异：现有光存储信息记录在金属膜上，为二维记录；而全息信息则直接写在感光媒介内，为体记录； 使用寿命差异：普通存储光盘寿命约10年；全息存储光盘能达到50-100年。 存储容量差异：单张普通光盘在可见光范围内最高容量少于100Gbit；单张全息光盘容量可达500-1000Gbit 体存储 思考：全息光存储光学系统如何构成？ 空间光调制器（SLM） 空间光调制器是一类能将信息加载于一维或两维的光学数据场上，以便有效的利用光的固有速度、并行性和互连能力的器件。 这类器件可在随时间变化的电驱动信号或其他信号的控制下，改变空间上光分布的振幅或强度、相位、偏振态以及波长，或者把非相干光转化成相干光。由于它的这种性质，可作为实时光学信息处理、光计算和光学神经 网络等系统中构造单元或关键的器件 思考：如何使用液晶光阀实现灰阶图像调整 每个像素靠加电和不加电，分别只对应透过和不透过两种状态，那么如何获得灰阶图像调制？ 全息光存储 全息存储 思考：如何提高全息存储的安全性？ 思考 从全息的原理来看，如何提高全息存储的容量？ SCANNER ASSEMBLY LASER BEAM SPLITTER MIRROR STR