2019年近代物理讲座.pdf

近代物理讲座

光学存储——全息存储原理与应用

一、引言

信息技术的高速发展，要求存储技术提供速度更快，容量更大，

功耗更低，体积更小，寿命更长，可靠性更高的存储器。传统的半导

体工艺技术以及群存储的容量已达到极限。

利用光信息存储则有更大的发展空间。

1．光学存储方式：

1）光盘存储

2）光学全息存储

3）双光子光学存储

4）光学烧孔存储

2．光盘存储二维存储

1）紧凑，大容量存储

2）通入激光来写入

3）通过激光来偏转读取

4）容易损伤

存储密度：NA波长

2

3．光学全息存储

全息术概念使用于1947年，首先用于电子显微镜。

二、光学全息存储原理

1．普通照相

光波复振幅：

A(x,y)A(x,y)exp[j(x,y)]

00

光强：*2

I(x,y)AAA(x,y)

0

2．全息照相

物光波：

0(x,y)0(x,y)exp[j(x,y)]

00

参考光波：

R(x,y)R(x,y)exp[j(x,y)]

0r

相干叠加后的光强分布：

I(x,y)(0p)(0R)00RR0RR0*****

22

0(x,y)R(x,y)0Rexp[j()]0Rexp[j()]

000R000R

普通照相的光强只有幅值大小，而无相位，因此是平面的，

而全息照相则不仅有幅值，而且有相位，保持下来的是一个明暗

变化的条纹。

参考光波：R（X，Y）

作为再现光

透过全息图后的光波复振幅

IIR(x,y)(oR)(OR)R*

2222

O(x,y)R(x,y)R(x,y)R(x,y)o(x,y)R(x,y)R(x,y)R(x,y)

光学全息存储+三维体存储

1/→1/,存储密度——10-6

23

1Tbytes/cmT——103-12

特点：1、利用图像而非信息位存储数据。2、图像存储于材料内

部。

全息存储直到二十世纪末期才真正达到应用状态。

三、光折变体全息存储

1、光折变效应

2、光折变二元存耦合

3、体全息光栅与全息数据存储

I(x,y)1cos(kxky)二维存储

xy

I(x,y,z)1cos(kxkykz)三维存储

xyz

布拉格效应：

2sin

——周期——入射角——波长

只能在特定的角度入射，才能得到相干光强