光存儲技術(shù)發(fā)展方向和關(guān)鍵技術(shù)

一、光存儲技術(shù)的發(fā)展方向

以光學(xué)、集成光學(xué)、光子效應(yīng)、體全息技術(shù)、光感生或磁感生超分辨率等原理為基礎(chǔ)的新一代光存儲技術(shù)將朝著以下幾個方向發(fā)展：

（1）利用光學(xué)非輻射場與光學(xué)超衍射極限分辨率的研究成果，進一步減小記錄信息符尺寸。因光束照射到物體表面時，無論透射或反射都會形成傳播場（傳播波）和非輻射（隱失波）。傳播波攜帶著物體結(jié)構(gòu)的低頻信息，容易被探測器探測。隱失波攜帶描述物體精細結(jié)構(gòu)的高頻信息，沿物體表面?zhèn)鞑?。只要把這一部分信息撲捉到，就可提高系統(tǒng)的分辨率。

（2）采用近場光學(xué)原理設(shè)計超分辨率的光學(xué)系統(tǒng)，使數(shù)值孔徑超過1.0，相當于探測器進入介質(zhì)的輻射場，從而能夠得到超精細結(jié)構(gòu)信息，突破衍射極限，獲得更高的分辨率，可使經(jīng)典光學(xué)顯微鏡的分辨率提高兩個數(shù)量級，面密度提高4個數(shù)量級。

（3）以光量子效應(yīng)代替目前的光熱效應(yīng)實現(xiàn)數(shù)據(jù)的寫入與讀出，從原理上將存儲密度提高到分子量級甚至原子量級，而且由于量子效應(yīng)沒有熱學(xué)過程，其反應(yīng)速度可達到皮秒量級（1O-12秒），另外，由于記錄介質(zhì)的反應(yīng)與其吸收的光子數(shù)有關(guān)，可以使記錄方式從目前的二存儲變成多值存儲，使存儲容量提高許多倍。

（4）三維多重體全息存儲，利用某些光學(xué)晶體的光折變效應(yīng)記錄全息圖形圖像，包括二值的或有灰階的圖像信息，由于全息圖像對空間位置的敏感性，這種方法可以得到極高的存儲容量，并基于光柵空間相位的變化，體全息存儲器還有可能進行選擇性擦除及重寫。

（5）利用當代物理學(xué)的其它成就，包括光子回波時域相干光子存儲原理、光子俘獲存儲原理、共振熒光、超熒光和光學(xué)雙穩(wěn)態(tài)效應(yīng)、光子誘發(fā)光致變色的光化學(xué)效應(yīng)、雙光子三維體相光致變色效應(yīng)，以及借助許多新的工具和技術(shù)，諸如掃描隧道顯微鏡（STM）、原子力顯微鏡（AFM）、光學(xué)集成技術(shù)及微光纖陣列技術(shù)等，提高存儲密度和構(gòu)成多層、多重、多灰階、高速、并行讀寫海量存儲系統(tǒng)。實驗已證明目前的技術(shù)可使光存儲密度達到40-100Gbits／in2。

二、光存儲發(fā)展的關(guān)鍵技術(shù)

（1）高密、高效、高速的母盤刻錄技術(shù)

采用短波激光和大數(shù)值孔徑的物鏡，可使道間距減小，比特長度減小，從而可提高光盤的刻錄密度；采用脈寬調(diào)制，可顯著提高記錄效率。

（2）DVD單面盤的精密注塑及雙盤的封裝技術(shù)

將DVD母盤、模板生產(chǎn)線挑選出的合格模板，用精密注塑機注塑成形，制得的DVD半成品經(jīng)適當冷卻，送入濺射室，根據(jù)不同要求，分別濺射金或鉛，然后進行粘合劑旋涂、封裝、紫外光固化、在線檢測、商標印刷等，制成DVD只讀光盤。

（3）光盤記錄介質(zhì)

DVD-RAM光盤是否穩(wěn)定可靠，記錄介質(zhì)是關(guān)鍵，而材料設(shè)計能否滿足高速存儲的要求，又取決于記錄介質(zhì)能否在兩個穩(wěn)定態(tài)之間實現(xiàn)快速可逆相變。國內(nèi)外傳統(tǒng)相變介質(zhì)材料設(shè)計都是基于激光的熱效應(yīng)，信息寫入用液相快淬實現(xiàn)；信息的擦除用晶核形成、晶粒長大來完成。由于熱效應(yīng)是能量積累過程，寫入一個比特需較長時間，約幾十納秒，而且介質(zhì)在經(jīng)歷幾十萬次的寫／擦循環(huán)后會出現(xiàn)信噪比下降的熱疲勞。隨著記錄激光采用短波長，激光的熱效應(yīng)逐漸減弱，而激光光子的激發(fā)作用變得突出；所以新的材料設(shè)計基于激光的光效應(yīng)。對半導(dǎo)體類型介質(zhì)來講，寫入一個比特只要幾十皮秒，使記錄速率獲得數(shù)量級的提高。這種基于非線性光學(xué)雙穩(wěn)態(tài)變化效應(yīng)的記錄介質(zhì)稱為光雙穩(wěn)態(tài)記錄介質(zhì)，它可以是無機材料，也可以是有機材料或無機-有機復(fù)合材料。