當前位置:首頁 » 服務存儲 » 激光三維光存儲技術研究
擴展閱讀
webinf下怎麼引入js 2023-08-31 21:54:13
堡壘機怎麼打開web 2023-08-31 21:54:11

激光三維光存儲技術研究

發布時間: 2022-09-23 02:54:35

A. 什麼是光存儲

光存儲是由光碟表面的介質影響的,光碟上有凹凸不平的小坑,光照射到上面有不同的反射,再轉化為0、1的數字信號就成了光存儲。
光碟只是一個統稱,它分成兩類,一類是只讀型光碟,其中包括CD-Audio、CD-Video、CD-ROM、DVD-Audio、DVD- Video、DVD-ROM等;另一類是可記錄型光碟,它包括CD-R、CD-RW、DVD-R、DVD+R、DVD+RW、DVD-RAM、 Double layer DVD+R等各種類型。 隨著光學技術、激光技術、微電子技術、材料科學、細微加工技術、計算機與自動控制技術的發展,光存儲技術在記錄密度、容量、數據傳輸率、定址時間等關鍵技術上將有巨大的發展潛力。在下一個世紀初,光碟存儲將在功能多樣化,操作智能化方面都會有顯著的進展。隨著光量子數據存儲技術、三維體存儲技術、近場光學技術、光學集成技術的發展,光存儲技術必將在下一世紀成為信息產業中的支柱技術之一。
光存儲的原理
無論是CD光碟、DVD光碟等光存儲介質,採用的存儲方式都與軟盤、硬碟相同,是以二進制數據的形式來存儲信息。而要在這些光碟上面儲存數據,需要藉助激光把電腦轉換後的二進制數據用數據模式刻在扁平、具有反射能力的碟片上。而為了識別數據,光碟上定義激光刻出的小坑就代表二進制的「1」,而空白處則代表二進制的「0」。DVD盤的記錄凹坑比CD-ROM更小,且螺旋儲存凹坑之間的距離也更小。DVD存放數據信息的坑點非常小,而且非常緊密,最小凹坑長度僅為0.4μm,每個坑點間的距離只是CD-ROM的50%,並且軌距只有0.74μm。 CD光碟機、DVD光碟機等一系列光存儲設備,主要的部分就是激光發生器和光監測器。光碟機上的激光發生器實際上就是一個激光二極體,可以產生對應波長的激光光束,然後經過一系列的處理後射到光碟上,然後經由光監測器捕捉反射回來的信號從而識別實際的數據。如果光碟不反射激光則代表那裡有一個小坑,那麼電腦就知道它代表一個「1」;如果激光被反射回來,電腦就知道這個點是一個「0」。然後電腦就可以將這些二進制代碼轉換成為原來的程序。當光碟在光碟機中做高速轉動,激光頭在電機的控制下前後移動,數據就這樣源源不斷的讀取出來了。

B. 急求!! 「光存儲技術」所需要的專業知識以及它的就業前景

光存儲技術,在國內是非常新穎的課題,本科和研究生專業都沒有開設。個別物理專業非常強的專業院校,有開設有相關的博士課題。例如:北京大學微電子電子學院、北京大學物理學院、北京郵電大學,開設有信息材料專業:
信息材料專業

1.《信息顯示技術》信息顯示材料主要包括各類具光電性質的小分子、寡聚物、高分子聚合物或金屬配合物等有機電致發光材料和載流子傳輸功能材料,研究內容主要包括有機電致發光材料及功能材料的設計、合成、性能優化以及機理探索;信息顯示技術主要研究紅、綠、藍三基色及白色有機發光原型器件的制備、工作原理、老化機理及封裝,以及全彩OLED集成化驅動和控制技術研究。OLED是最具前途的下一代平板顯示技術。這種顯示技術使用有機半導體材料發光,具有可實現柔性、驅動電壓低、能耗低、發光亮度與發光效率高、響應速度快等優點。

2.《光電信息材料》研究的主要內容是光電響應性材料的制備及其在信息技術中的應用。光電信息材料主要包括高效穩定的有機發光材料、水溶性發光材料及感測材料等新型光電材料的設計、制備及其物性研究;新型激光材料的制備,及其在高功率和超短脈沖激光技術中的原理和應用;納米材料光子學、自旋光子材料與特殊物理性能。

3.《有機光伏技術》屬於太陽能光利用(太陽能電池技術)。有機光伏技術是採用含有少量碳的有機分子而不是傳統的硅基材料,可以做成超薄和柔性電池,因而有望極大降低成本。這種有機太陽能電池可以在塑料襯底上使用類似於列印或者濺射沉積的方法來製造。太陽電池是利用有機半導體內部的光電效應,有機半導體內的電子在光照下被從HOMO能級激發到LUMO能級,產生一對電子和空穴。電子被低功函數的電極提取,空穴則被來自高功函數電極的電子填充,由此在光照下形成光電流。

4.《有機電子材料》主要研究各類有機電活性材料。這些具有電活性的有機材料,不論是小分子,寡聚物,或是高分子聚合物,從化學結構來看,它們都具有非定域的π共軛電子。由於存在HOMO及LUMO(或者說,能帶中價帶與導帶)之間的能量差距,它們可屬於半導體或導體,這些有機材料呈現多樣的導電性質及各種不同的光物理性質,而具有廣泛的應用。如:當能量的差距較小,這些材料往往可以吸收可見光,具有顏色,可以作為染料應用於雷射光碟等。

5.《納米生物信息》通過納米技術來研究生物體系中信息的感知、傳輸和處理。主要包括在研究生物分子中各種生化反應的化學信息及其與生物功能關系的基礎上,設計並合成納米尺寸的無機、有機和高分子材料,模擬生物功能的基本原理,應用先進感測、計算和通信技術,用於制備生物納米處理器和感測器等,從而實現快速、簡便、高效的獲得復雜生物系統的性態信息。

6.《信息存儲材料》主要研究利用材料在光、電、磁誘導下外在物性的可逆變化來實現信息的大容量存儲。主要包括納米級有機超高存儲材料的合成、性能優化與理論探索;以電子俘獲光存儲技術為指導,合成電子俘獲材料,從而實現信息存儲與傳輸的無限擦/寫循環;在材料合成基礎上,對信息存儲器件、記錄材料和光纖通道等關鍵技術實現器件優化與調控。

7.《硅基液晶顯示》硅基液晶顯示是結合半導體硅CMOS電路技術和液晶顯示技術兩者優勢的一類主動式液晶顯示技術,具有解析度高,可視頻顯示的優點。結合現在的LED技術和光學系統可以實現可移動的大面積、高解析度顯示。主要研究方向為光學系統的設計集成,提高光利用率。

8.《有機場效應晶體管》主要內容包括應用有機半導體材料制備場效應晶體管的工藝、性能、工作原理,驅動和電路應用,從而實現可實用的廉價電子器件應用,如RFID、FPD的驅動電路等。同時,作為OLED顯示的驅動技術,OTFT也是重要有源OLED顯示的核心組件之一。研究方向側重高遷移率材料的設計與合成以及高性能OTFT的制備和工作機理等。

9.《場發射顯示技術》利用納米材料制備場發射針尖,研究材料的制備工藝、工作原理和控制技術等

國內的專業畢業生,都留在中國科學院材料研究所做技術員,還有很多同學都去國外的實驗室深造了。這個專業,談不上就業了,因為太少,屬於高尖人才了。

C. 光存儲技術的光存儲技術發展在過去的發展

1990年中期,5.25英寸磁光碟(即MO,3.5英寸的MO只出現在日本)系統取代了12英寸寫一次可讀多次 (WORM) 光碟的統治地位,並且把這種地位一直保持到最近。在MO驅動器中有一個電磁頭來極化記錄層上的磁點,它只有在溫度很高時才會改變。所以MO磁碟的工作方式是:MO磁碟的一面上有一個激光二極體把極點加熱到臨界溫度(稱為「居里點」),而在另一面的磁頭把該點極化。當該極點「旋離」激光頭後,該點會迅速冷卻下來,並保持了極性,除非對它再次加熱和加磁。一般的磁鐵摩擦,甚至核磁共振掃描儀都對MO磁碟沒有影響。
MO最可怕的競爭來自可讀寫壓縮光碟(CD-R,1990年出現)。MO的製造商通過在不提升價格的同時顯著增加容量的方式回擊CD-R的挑戰。所有MO製造商都統一了標准,並且採取了一致的發展「路線」:每隔18個月把容量提高一倍。MO的容量從1.3GB、2.6GB、5.2GB、一直發展到現在的9.4GB(4.7GB/面)。並且每種新型的MO驅動器仍可以讀取以前三代MO媒質,同時至少能寫前兩代的MO盤。MO的用戶和存儲管理員把這種投資保護特點看作是MO的最大優勢,並且對MO非常忠心。
但是MO生產商知道,9.4GB可能是5.25英寸MO盤的極限了。因為如果進一步縮小或密排記錄點,那麼就會導致無法接受的高錯誤率;而如果把激光二極體的波長從紅光一端轉到藍光一端,雖可提高容量(可提高4倍),但製造商現在無法生產足夠小、足夠便宜和使用壽命足夠長的藍光激光二極體。 當第一批可讀寫CD系統上市時,這種系統的驅動器價格高達5000多美元,碟片價格也有20多美元。但是這種光碟可以在任何CD-ROM驅動器或CD-音頻播放機中使用。
這種技術在出現後就被迅速標准化,並且十幾家製造商開始製造這種系統。飛利浦和索尼還推出了一種可讀寫的 (CD-RW) 光碟,並鼓動所有隻讀驅動器的製造商在其產品中安裝這種「多次讀寫」晶元。今天,標準的CD-RW驅動器(「CD 刻錄機」) 的零售價格不超過200美元,而可讀寫光碟的價格在1美元左右,一次寫入的光碟價格低於0.50美元。最近出現了另外一種標准規格的可讀寫光碟。用於高速記錄(即由12倍速以上的新驅動器寫入)的CD-RW光碟不能用於8倍速以下的老式光碟驅動器。所以在升級之前,請檢查您驅動器的規格。 Eastman Kodak 推出了一種極具誘惑力的混合CD(CD-PROM),它綜合了「只讀」和「可記錄」兩種特點。用戶可用CD-PROM為特定收件人定製發行光碟,用戶則可以更改某些文件,但是不能更改其他文件。即便如此,說它是一種殺手鐧還為時過早。 六年以前,在業界第一個標准組織——光存儲技術協會中有過一次爭論,爭論的一方是索尼和飛利浦,另一方是東芝、日立和Matsushita。他們所爭論的問題是關於一種新型的、高容量的、與CD媒質採用相同形式的光碟系統。爭論的結果是東芝聯盟一方「贏了」,他們把這種新格式命名為DVD。
DVD記錄採用了相變技術。這種技術已經存在多年,其原理是:激光二極體發出的熱量使記錄點呈現高反射(「水晶」)狀態或另外一種狀態(「非晶體」),而第二個激光二極體在讀取這兩種不同狀態時把它們分別標識為「1」或「0」。(相比之下, CD-R只寫一次,因為它使用「燒蝕」技術在記錄層中產生一種永久性的、物理的標記。)
MO製造商多年來一直批評相變記錄技術,他們聲稱這種媒質的寫入次數只能達到MO的十分之一。但這種數字是「幾十萬次」與「幾百萬次」的比較。對於普通的存儲應用來說,這種比較根本沒有什麼實際意義。
需要記住的是,DVD的容量不是由數據存儲業設置的,而是由好萊塢制定的。一張DVD光碟需要容納兩個小時的全動作片,並能提供廣播電視級的圖像大小和質量。最終,DVD採用相當緊密的壓縮演算法 (MPEG-2),每個記錄層的最低容量是4.7GB。現在這個數字已經成了標准。
先鋒、Matsushita、東芝、日立等廠家都把他們的最新式DVD錄制機製成多功能的:先鋒增加了一種稱為DVD-RW格式的可重寫能力,Matsushita集團採用了只寫入一次的DVD-R。你可能會猜到,不同廠家的可重寫媒質是不兼容的,而只有DVD-R光碟是通用的。
現在出現了一種更專用的可讀寫格式。索尼、飛利浦以及其他四個廠商都在宣傳DVD+RW 格式。但是DVD+RW驅動器和介質才剛剛上市。惠普推出了第一個商業品牌的DVD+RW,而戴爾是支持它的第一個PC製造商。現在,蘋果公司也OEM了先鋒的DVD-R驅動器。 在採用光碟存儲方法之前,我們還應該問問是否有更新的、更好的存儲技術出現。從長遠的觀點來看,當然有。可IT企業不希望在短期內系統的存儲能力有巨大提高。比如,DVD每面可以有兩個數據層,但還不能實現在每面上提供兩個可記錄層。在一兩年之內,這種改進恐怕無法實現。
今年可能要出現一種稱為「DataPlay」的一次寫入格式。它可在四分之一的普通碟片面積上存儲500MB數據。Samsung 和 Imation將推出第一批DataPlay驅動器和碟片。據說這種格式的物理大小和容量可能更適合於「娛樂」而不是用於「數據」。
不要相信一些「虛幻」的未來許諾。藍光激光二極體仍然沒有任何明顯進展。幾年以前,Quinta 和TeraStor曾經極力鼓吹稱為「近場」和「遠場」記錄的光磁混合技術,結果是這兩種方案到現在也沒有投入實際生產。只有在材料科學發生重大突破後,全息系統才有可能在一塊方糖大小的空間上存儲他們曾經吹噓過的TB級數據。

D. 光存儲技術的光存儲技術原理

伴隨信息資源的數字化和信息量的迅猛增長,對存儲器的存儲密度、存取速率及存儲壽命的要求不斷提高。在這種情況下,光存儲技術應運而生。光存儲技術具有存儲密度高、存儲壽命長、非接觸式讀寫和檫出、信息的信噪比高、信息位的價格低等優點。
此激光束經光路系統、物鏡聚焦後照射到介質上(焦點處記錄斑直徑正比於波長λ,反比於聚焦系統的數值孔徑NA),其中一種存儲方法是介質被激光燒蝕出小凹坑。介質上被燒蝕和未燒蝕的兩種狀態對應著兩種不同的二進制數據。識別存儲單元這些性質變化,即讀出被存儲的數據。

E. 光儲存是怎麼回事

最常見的就是光碟。上面用激光燒錄信息,通過反射率的變化,得出0,1序列。

F. 光存儲技術的介紹

光存儲技術是採用激光照射介質,激光與介質相互作用,導致介質的性質發生變化而將信息存儲下來的。讀出信息是用激光掃描介質,識別出存儲單元性質的變化。在實際操作中,通常都是以二進制數據形式存儲信息的,所以首先要將信息轉化為二進制數據。寫入時,將主機送來的數據編碼,然後送入光調制器,這樣激光源就輸出強度不同的光束。

G. 光存儲技術的光存儲技術的分類及最新進展

相變型存儲材料的光碟 記錄信息:高功率調制後的激光束照射記錄介質,形成非晶相記錄點。非晶相記錄點的反射率與未被照射的晶態部分有明顯的差異。讀出信息:用低功率激光照射存儲單元,利用反射光的差異讀出信息。信息的擦除:相記錄點在低功率、寬脈沖激光照射下,又變回到晶態。
磁光存儲材料的光碟 記錄信息:記錄介質為磁化方向單向規則排列的垂直磁光膜。在聚焦激光束照射下,發生熱磁效應,記錄點的磁化方向發生變化,進而完成信息記錄。讀出信息:利用法拉第效應和克爾效應。信息的擦出:在激光的作用下,改變偏磁場的方向,刪出了記錄信息。 多媒體信息時代的第一次數字化革命是以直徑為12cm 的高音質CD(Compact disc)光碟取代直徑為30cm 的密紋唱片。這其中包括CD-ROM, CD-R 和CD-RW 類型。CD 光碟使用的激光波長為780nm,數值孔徑為0.45,道間距為1.6um,存儲容量為650MB。第二代數字多用光碟DVD(Digital Versatile Disk)使用的激光波長為635/650nm,數值孔徑為0.6,道間距為0.74um,單面存儲容量為4.7GB,雙面雙層結構的為17GB。DVD光碟系列有DVD-ROM, DVD-R, DVD-RW, DVD+RW 等多種類型。目前DVD-Multi 已兼容了
DVD-RW, DVD+RW, DVD-RAM 三種光碟。上述這些產品的問世,對包括音頻、視頻信息在內的數據的記錄都發揮過巨大的作用。 多階光存儲是目前國內外光存儲研究的重點之一,緣於它可以大大地提高存儲容量和數據傳輸率。在傳統的光存儲系統中,二元數據序列存儲在記錄介質中,記錄符只有兩種不同的物理狀態,例如只讀光碟中交替變化的坑岸形貌。多階光存儲是讀出信號呈現多階特性,或者直接採用多階記錄介質。多階光存儲分為信號多階光存儲和介質多階光存儲。
從技術上講,藍光光碟的下一代存儲技術是相當先進的,不過由於藍光光碟格式本身與現存的紅光DVD格式並不兼容,所以如果採用藍光光碟格式的廠商必須大動干戈的更換整條生產線,這大大增加了生產廠商的生產成本,使得其價格普遍偏高,從很大程度上阻礙了藍光光碟格式的普及。所以雖然藍光技術得到了很多大廠得支持,但價格是藍光技術的致命傷。不過還是有很多有實力的大廠如三星、飛利浦、LG、三菱、索尼等表示他們已經或將很快推出其支持藍光技術的產品。

H. 北京工業大學激光工程研究院的專業介紹

光學是一級學科物理學的二級學科。本學科點主要研究光子的產生、調制、傳輸、探測、存儲和應用,側重於光電子與光信號處理、光通信技術、聲光技術、激光現代製造科學和激光超短脈沖技術,面向光存儲、光通信和光製造等高新技術產業。目前正在承擔2項「973」、1項「863」、2項北京市自然科學重點基金、5項國家自然科學基金和20餘項省部級科研項目的研究。本學科點由我校激光工程研究院和應用數理學院聯合組建。激光工程研究院部分的研究方向為:
①激光現代製造科學,主要研究光製造中激光與物質的相互作用,大功率激光光束傳輸、變換和質量診斷技術,納米材料與微納技術;
②激光超短脈沖及寬頻可調諧激光技術,主要研究飛秒脈沖激光技術、全固態激光器、全半導體激光器、LD泵浦自鎖模激光器;
③激光技術的研究與應用,主要研究全彩色激光表演系統、大功率激光傳輸光纖與光纖耦合器件、激光測量技術等。
本學科點於1981年獲得碩士學位授予權,1985年獲得博士學位授予權,1996年開始招收項目博士後,2001年被評為國家重點學科。 光學工程是激光技術與製造技術、信息技術、生物醫學、材料科學與工程、自動控制技術等交叉結合的學科。本學科點是我校「211工程」重點建設學科,依託於國家產學研激光技術中心、中德激光技術中心和北京市激光技術實驗室,裝備有國內乃至東亞地區最先進的激光加工設備和測試儀器。本學科點的特色是:產學研結合與國際合作。
本學科點的研究方向為:
①激光現代製造技術與工程,主要研究大功率激光三維切割與焊接技術、高強鋁合金等特種材料的激光加工技術、激光三維快速直接成形、脈沖激光打孔、激光熔覆與表面改性、激光加工軟體等;
②激光光電子工程,主要研究大功率固體激光器、大功率半導體激光器、飛秒脈沖激光微加工系統;
③激光微技術,主要研究生物晶元的準分子激光製造技術、納米粉激光三維微成形、激光制備新材料等。
本學科點是北京市重點學科,具有一級學科碩士、博士學位授予權和工程碩士及同等學歷申請碩士學位的授予權。