全息存储技术
一、全息存储技术的简介
随着技术的进步，人们对信息的需求越来越多，对大量信息的存储要求越来越高，“下一代DVD”的标准之争越演越烈。全息存储技术将会让几十GB容量的“下一代DVD光盘”相形见拙，将全息技术运用在存储上面，能在一个方糖块的体积大小上保存1000GB的信息容量，这些一切离我们已经很近，全息存储时代的大幕将在2006年拉开。
容量更高、速度更快、可靠性更强，永远是用户对硬盘孜孜以求的目标。在美国《福布斯》杂志近期评选出的本年度科技流行趋势中，全息存储技术赫然位列其中。
二、全息存储技术器崭露头角
目前现有得DVD单片容量为8.5GB，而下一代DVD存储容量能够达到50GB，被《福布斯》杂志评为未来10大“最酷”技术之一的全息存储技术理论上可以达到1000GB以上的数据，目前的全息存储产品已经达到了300GB的容量，是所谓的下一代DVD存储容量的6倍。全息存储技术的研发已经持续了40多年，一直没有真正的实现，最近日本、美国的几家公司相继宣布，将在2006年推出可以商业化销售的全息存储产品。其中，美国的印菲斯技术公司，以传统的“双光束干涉法”为基础研制出全息存储器，其信号光束和参照光束分别来
自不同的方向，照射在同一位置上。日本日立万胜公司宣布，采用这种技术研制出了容量为300GB的全息存储器，今年9月将推向市场。另外日本Optoware公司采用同线全息技术，其信号光束和参照光束来自相同的方向，他们研发出了容量为200GB的全息存储器，将于今年年中投放市场。
三、全息存储技术的发展现状
前不久，致力于研发全息存储技术的InPhase公司向公众展示了他们开发的全息存储驱动器以及全息存储碟片。根据InPhase公司介绍，这次推出的全息碟片存储密度达到了每平方英寸200GB，预计明年可以大规模投入量产。到2009年，他们的目标是达到1.6T！四、全息存储器技术的工作原理
全息存储是依据全息术的原理，将信息以全息照相的方式存储起来，它利用两个光波之间的耦合和解耦合，可以把信息存储和信息之间的比较(相关)、识别，甚至联想的功能结合起来，也就是可以把信息存储和信息处理结合起来。最大优点是超高密度，具有极大的提升潜力。
全息存储是受全息照相的启发而研制的，当你明白全息照相的技术原理，对于全息存储就可以更好地理解。我们在拍摄全息照片时，对应的拍摄设备并不是普通照相机，而是一台激光器。该激光器产生的激光束被分光镜一分为二，其中一束被命名为“物光束”，直接照
射到被拍摄的物体，另一束则被称为“参考光束”，直接照射到感光胶片上。当物光束照射到所摄物体之后，形成的反射光束同样会照射到胶片上，此时物体的完整信息就能被胶片记录下来，全息照相的摄制过程就这样完成了。乍看过去，全息照片上只有一些乱七八糟的条纹，但当我们使用一束激光去照射这张照片时，真实的原始立体图像就会栩栩如生地展现出来。
五、全息存储的介质
用于全息信息存储的记录介质较多，可永久保存信息的全息图用银盐干板、银盐非漂白型位相全息干板、光聚合物及光致抗蚀剂等；可擦除重复使用的实时记录材料有光导热塑料、有机或无机光折变材料等。
六、全息存储技术的优势
全息存储在存储容量方面具有巨大的优势，原因是：
(1)全息存储具有存储容量大的优势。用感光干板作为普通照相记录信息时，信息存储密度的数量级一般为 105bit/mm2；用平面全息图存储信息时，存储密度一般可提高一个数量级达 106bit/mm2；如果用体全息图存储信息时，存储密度可高达 1013bit/mm2。
(2)全息存储具有极大的冗余性，存储介质的局部缺陷和损伤不会引起信息丢失。
(3)全息存储具有读取速率高和能并行读取的特点，每个数据页可包含达 1Mbit 的信息，写人一页的时间在 100ms 左右，读信息的时间可以小于 100s，而磁盘的寻址时间至少需要 10ms。
七、全息存储技术的实现方式
全息存储技术同样需要激光束的帮忙，研发人员要为它配备一套高效率的全息照相系统。首先利用一束激光照射晶体内部不透明的小方格，记录成为原始图案后，再使用一束激光聚焦形成信号源，另外还需要一束参考激光作为校准。当信号源光束和参考光束在晶体中相遇后，晶体中就会展现出多折射角度的图案，这样在晶体中就形成了光栅。一个光栅可以储存一批数据，称为一页。我们把使用全息存储技术制成的存储器称为全息存储器，全息存储器在存储和读取数据时都是以页为单位。
八、全息存储的产品化步伐
尽管全息存储技术尚未步入应用阶段，但它的光明前景毋庸置疑，未来 10 年它将取代目前磁存储和光存储的主流地位。面对如此诱人的一块大蛋糕，息全存储技术领域的各大厂商早已摩拳擦掌，而在这一争夺战中，美国的 InPhase 公司和日本的 Optware 公司扮演了先行者的角色。
1.Optware——实用化的领先者
早在 2003 年的 ODS(光存储系统会议)会议上， Optware 就向外界公布了对全息光盘的测试数据。在测试过程中 Optware 首次使用了能够商用化的全息存储系统。进入 2004 年，Optware 便将这套系统命名为 HVD(Holographic Versatile Disc，全息通用光盘)。根据 HVD 的最新标准，使用全息记录技术的 HVD 光盘(直径为 12cm)的容量可提升至 1TB，这将是目前 DVD 标准容量 (4.7GB)的 200 倍。而且在数据传输率方面，也将到达 1GB/s，远高于现有的水平，是目前 DVD 主流速度(16×，约 22MB/s)的 40 倍。Optware 表示未来还可进一步提升 HVD 的存储容量和速度。
Optware 的全息产品广泛应用了一种称为同线全息存储技术的关
键(实际上就是在一个光束中整合了一束参考激光与一束信号激光)。借助这项技术， Optware 可以大大简化全息成像系统的设计难度和体积，并进一步实现 HVD 驱动器与 DVD 和 CD 的兼容。
现阶段 Optware 已经开始向商业用户销售 200GB 容量 HVD 产品，并表示在短期内还将把存储容量提升到 1TB。不过，初期 HVD 产品的售价也高得惊人——一部 HVD 驱动器的价格在 2 万美元
左右，每张光盘的成本则为 100 美元!不过，随着技术的成熟和生
产规模不断扩大，到 2007 年以后，HVD 驱动器的成本会迅速下降。
2.InPhase——高容量的追求者
相对于 Optware 快速的全息商品化步伐，来自美国的 InPhase 公司也毫不示弱。在 2005 年 4 月的 NAB2005 展会上，InPhase
公司首次展出了其商品化的全息驱动器。相对于 HVD 来说，InPhase 的产品被称作全息卡可能更为合适。HVD 的外形和一张 DVD 无异，但是 InPhase 的全息光盘产品则在光盘外面多了个长方形的保护盒，使得产品的外观和我们曾经使用的 MO 有几分相似。
为了和 Optware 一较高下，在 2005 年 4 月的展会上，InPhase 就联合万胜公司拿出了单次可写入的全息光盘产品。相对于Optware 在实现写入方面遇到的困难，InPhase 似乎有更多的优势。在实现写入的同时，InPhase 还同时将旗下全息光盘的存储密度提升到 200Gbit/平方英寸。这一存储密度已经超过了包含硬盘在内的现有存储介质。而在此密度下，InPhase 推出的第一代全息存储设备单光盘的容量成功地达到了 300GB， Optware 第一代产品多出了整整 100GB。比尽管容量提升，但 InPhase 的全息方案在读取速度方面却遇到了一些困扰。数据传输速度目前在投产时将达到
160Mb/s(即 20MB/s)左右。
尽管有比较明显的容量领先优势，但 InPhase 没有停止在容量方面的探索。 2006 年 3 月 27 日， InPhase 宣布成功进行了存储密度达 515Gbit/平方英寸的全息光存储演示，这意味着 InPhase 可以在 12cm 的光盘上实现超过 1.6TB 的存储容量。要知道目前最高容量硬盘的存储密度也仅为 214Gbit/平方英寸。
九、全息存储技术中的复用技术
存储中的复用技术是全息光存储所特有的技术特征，采用合理的复用技术可以有效地增加系统的存储容量，提高存储系统的性能。全息光存储中的复用技术主要包括空间复用、体积复用和混合复用三大类。
空间复用技术是将记录介质的二维平面划分成不同的区域，在每一个区域中单独存储一幅全息图。空间复用技术是发展得最早的复用技术，主要适合于平面型记录材料，存储材料中的存储格式类似于硬盘和光盘。空间复用技术的优点是：由于相邻的全息图在空间并不重叠，因此再现出的页面之间可以完全避免串扰噪声，每个全息图的衍射效率也都可以达到单个全息图所能达到的最大衍射效率。此外，由于存储的所有全息图都可以采用相同的参考光角度，因此系统的光路设计和构架相对简单。单纯空间复用技术的主要缺点是不能充分利用存储材料的厚度来增加系统的存储容量，因此没有充分利用全息存储技术的潜力实现最大存储容量。
为了弥补空间复用技术的缺陷，人们提出了体积复用技术。体积复用技术分为三种：角度复用、位相复用和波长复用。下面我们分别进行介绍。
角度复用：这是一种使用最早，研究最为充分的复用技术，它利用了体积全息图的角度选择性，使不同的信息页面可以互不相干地叠加在同一个空间区域内。每幅全息图在记录和读出时所采用的物光和参考光的夹角都各不相同，但采用的激光波长是固定的。对角度的调整可以通过旋转反光镜或声光偏转器来实现。角度复用技术可以有效
地增大存储容量，提高存储密度。但角度复用存储的全息图数目越多，平均衍射效率就越低，并且由于串抗干扰的叠加将导致读出数据的信噪比下降，这些因素也影响和限制了角度复用技术可以实现的存储容量。
位相复用：为了克服角度复用技术串扰噪声较大的缺点，人们又提出了正交位相编码复用技术。在这种复用技术中，参考光的波长和光束角度都是固定的，而位相编码一般使用确定性位相编码中的正交位相编码。正交位相编码的概念是——每个全息图的参考光都是由一组平面波束的集合组成，对其中每个光束都进行纯位相调制，即相对位相延迟非0即π。每组这样的光束集合代表一个存储图像的地址，且和其它所有地址都正交。读出信息时，只有该地址参考光束对应的全息图的衍射效率最大，而对于其它全息图则是相消干涉，理论上其衍射效率均为零。因此，位相复用技术可以提高读出过程中全息图的衍射效率，增加读出数据的信噪比，并且可以使对存储数据的寻址通过改变光束的位相而不是改变光束的方向来实现，从而使寻址过程更快。
波长复用：由于全息图的再现对读出光的波长也十分敏感，所以波长复用也是全息光存储的主要复用方式之一。波长复用也是基于全息光存储所具有的布喇格角选择性，只是此时每幅存储的全息图是与一个特定的波长相对应，记录和读出过程中参考光和物光之间的夹角保持不变。
最后，谈谈混合复用技术。混合复用技术就是将上述几种复用方法结合使用，以便充分利用各种复用方法的优点，提高系统的存储容量。主要的几种混合复用技术包括稀疏波长—角度复用、空间—角度复用以及空间—位相复用等等，在此不再赘述。
此外，随着技术的发展，人们又提出了一些新型的复用技术。例如，1999年V．Markov等人提出的静态散斑复用技术；2001年，清华大学提出了利用全息光存储系统中随机相位极自身位移产生的动态散斑实现的动态散斑复用技术等。相信随着科技的不断进步，会有更多优秀的复用技术得到开发和应用，从而可以更加充分地发掘全息光存储的存储潜力，实现大容量、高密度的数字存储。
2019年，第46卷，第3期Editorial 光存储技术与未来发展 ——专题导读 大数据时代对海量数据的长效低成本存储提出了更高的要求。但是，目前主流的数据保存方法，如磁盘、磁带和固态硬盘等，都存在维护成本高、电力消耗大、记录密度低、保存时间短、读取速度慢等问题。面对如此巨大的数据存储量，现有存储方式在低成本、长寿命等方面逐渐显露出问题的端倪。因此，迫切需要一种新型的存储技术，以弥补现有存储方式的不足。 以CD、DVD和BD光盘为代表的传统光存储技术，在保持数据时具有低成本和长寿命等优点，从上世纪八十年代开始发展至今，已经普及到各家各户。近些年，由于网络传送速度的提高，经历了数代进步的光盘市场逐渐变得萧条起来。但是，面对大数据时代对长期低耗保存的需求，光存储技术又迎来了它的春天。目前，传统光盘存储技术已经广泛应用到数据存储行业，以全息、多维变量和超分辨等为代表的新型光存储技术也在渐渐完善和发展，有些已接近于产业化。《光存储技术发展现状及展望》综述了各种光存储技术；在全息光存储方面，《光全息数据存储——新发展时机已至》概括了全息光存储技术的沿革和现状，《相位调制的同轴全息存储》综述了全息光存储在增加一维相位调制变量之后提高记录密度的有效方法，《应用于高密度存储的偏光全息技术研究进展》介绍了利用偏振这一维调制变量进一步提高全息存储记录密度的方法，《面向体全息存储技术的光致聚合物材料研究进展》着重回顾了全息存储材料的研究现状和未来发展趋势；除了全息光存储利用相位和偏振增加调制维度外，利用三维空间、波长和偏振的五维调制方式可通过《基于无序金纳米棒编码的多维光信息存储》和《大容量光存储的维度扩展》两篇文章来了解；除此之外采用双光束实现超分辨光存储的技术也是近年研究的热点，《超分辨光存储研究进展》和《面向产业化应用的双光束超分辨数据存储技术》是这一领域的两篇代表性文章。最后我们还选择了四篇研究论文：《一种基于信息物理集成的光盘自动标识系统》介绍了光盘存储系统中对批量光盘自动标识的系统，《一种用于光盘数据存储的冗余恢复码纠错方法》介绍了一种针对蓝光光盘数据存储的数据进行纠错恢复的方法，《全息掺杂光致聚合物的吸收光谱定量化分析》介绍了近期热门的掺杂光致聚合物的分析方法，《GdFeCo材料全光磁反转的微观三温度模型研究》介绍了磁光存储的新进展，为快速、大面积超快激光诱导的全光磁反转提供了有效手段。 希望此次推出的“光存储技术与未来发展”专题，通过综述目前支撑光存储技术发展的核心技术基础，展现创新的光存储技术，探讨未来光存储技术的发展趋势，为广大同行在研究未来光存储技术的物理机制，开发相应存储材料的时候，能够起到抛砖引玉之功效，更新我们对存储认知的传统观念，为光存储领域的发展带来新的进步。同时，推动这门古老技术的更新换代，开拓新型存储技术市场，确保我们的数据财富能够长久安全地保存下去。 最后需要说明的是，文中对技术的评价和未来预测等观点纯属作者个人之认知，不代表本刊编辑的观点。 专题特邀组稿人： 福建师范大学谭小地教授 华中科技大学谢长生教授 暨南大学李向平教授
信息存储发展史 远古信息存储 1.结绳记事 结绳记事是文字发明前，人们所使用的一种记事方法。即在一条绳子上打结，用以记事。上古时期的中国及秘鲁印地安人皆有此习惯，即到近代，一些没有文字的民族，仍然采用结绳记事来传播信息 上古无文字，结绳以记事。《易．系辞下》:"上古结绳而治，后世圣人易之以书契。"孔颖达疏:"结绳者，郑康成注云，事大大结其绳，事小小结其绳，义或然 也。"晋葛洪《抱朴子．钧世》:"若舟车之代步涉，文墨之改结绳，诸后作而善于前事。"后以指上古时代。例如：奇普（Quipu或khipu）是古代印加人的一种结绳记事的方法，用来计数或者记录历史。它是由许多颜色的绳结编成的。这种结绳记事方法已经失传，目前还没有人能够了解其全部含义。结绳记事（计数）：原始社会创始的以绳结形式反映客观经济活动及其数量关系的记录方式。结绳记事（计数）是被原始先民广泛使用的记录方式之一。文献记载：“上古结绳而治，后世圣人易以书契，百官以治，万民以察”（《易·系辞下》）。虽然目前末发现原始先民遗留下的结绳实物，但原始社会绘画遗存中的网纹图、陶器上的绳纹和陶制网坠等实物均提示出先民结网是当时渔猎的主要条件，因此，结绳记事（计数）作为当时的记录方式具有客观基础的。其结绳方法，据古书记载为：“事大，大结其绳；事小，小结其绳，之多少，随物众寡”（《易九家言》），即根据事件的性质、规模或所涉数量的不同结系出不同的绳结。民族学资料表明，近现代有些少数民族仍在采用结绳的方式来记录客观活动 2.甲骨文文字纸张 甲骨文是中国已发现的古代文字中时代最早、体系较为完整的文字。甲骨文主要指殷墟甲骨文，又称为“殷墟文字”、“殷契”，是殷商时代刻在龟甲兽骨上的文字。19世纪末年在殷代都城遗址被今河南安阳小屯发现，继承了陶文的造字方法，是中国商代后期（前14～前11世
全息存储技术 一、全息存储技术的简介 随着技术的进步，人们对信息的需求越来越多，对大量信息的存储要求越来越高，“下一代DVD”的标准之争越演越烈。全息存储技术将会让几十GB容量的“下一代DVD光盘”相形见拙，将全息技术运用在存储上面，能在一个方糖块的体积大小上保存1000GB的信息容量，这些一切离我们已经很近，全息存储时代的大幕将在2006年拉开。 容量更高、速度更快、可靠性更强，永远是用户对硬盘孜孜以求的目标。在美国《福布斯》杂志近期评选出的本年度科技流行趋势中，全息存储技术赫然位列其中。 二、全息存储技术器崭露头角 目前现有得DVD单片容量为8.5GB，而下一代DVD存储容量能够达到50GB，被《福布斯》杂志评为未来10大“最酷”技术之一的全息存储技术理论上可以达到1000GB以上的数据，目前的全息存储产品已经达到了300GB的容量，是所谓的下一代DVD存储容量的6倍。全息存储技术的研发已经持续了40多年，一直没有真正的实现，最近日本、美国的几家公司相继宣布，将在2006年推出可以商业化销售的全息存储产品。其中，美国的印菲斯技术公司，以传统的“双光束干涉法”为基础研制出全息存储器，其信号光束和参照光束分别来
自不同的方向，照射在同一位置上。日本日立万胜公司宣布，采用这种技术研制出了容量为300GB的全息存储器，今年9月将推向市场。另外日本Optoware公司采用同线全息技术，其信号光束和参照光束来自相同的方向，他们研发出了容量为200GB的全息存储器，将于今年年中投放市场。 三、全息存储技术的发展现状 前不久，致力于研发全息存储技术的InPhase公司向公众展示了他们开发的全息存储驱动器以及全息存储碟片。根据InPhase公司介绍，这次推出的全息碟片存储密度达到了每平方英寸200GB，预计明年可以大规模投入量产。到2009年，他们的目标是达到1.6T！四、全息存储器技术的工作原理 全息存储是依据全息术的原理，将信息以全息照相的方式存储起来，它利用两个光波之间的耦合和解耦合，可以把信息存储和信息之间的比较(相关)、识别，甚至联想的功能结合起来，也就是可以把信息存储和信息处理结合起来。最大优点是超高密度，具有极大的提升潜力。 全息存储是受全息照相的启发而研制的，当你明白全息照相的技术原理，对于全息存储就可以更好地理解。我们在拍摄全息照片时，对应的拍摄设备并不是普通照相机，而是一台激光器。该激光器产生的激光束被分光镜一分为二，其中一束被命名为“物光束”，直接照
信息存储技术由来已久,随着科技的高速发展以及海量数据存储需求的不断推动，存储介质和存储技术也发生着日新月异的变化。 1、存储介质的发展 从存储介质来说，目前主要可以分为磁盘、闪速存储器、固态硬盘和光盘等。 传统的磁盘采用盘片作为存储介质，利用马达和磁头的运转进行数据的读取，这些部件的物理和机械特性具有功耗高、体积大、易损坏、机械运动造成摩擦发热等局限，限制了磁盘存储系统性能的应用场合。 闪速存储器(Flash Memory)最早源于EPROM器件，不需要高电压就可以实现擦除和重复编程，可靠性较高，其读写速度和容量近年来还在大幅提升中。 固态硬盘(Solid State Disk，SSD)又称电子硬盘，是一种以大量半导体存储器(FLASH或DRAM)作为存储介质的硬盘，通过SSD控制芯片实现对存储介质的主机传输协议(如SATA协议)，实现数据的传输，具有抗震、宽温、无噪、可靠等优点。 光盘以“光信息”做为存储物的载体，具有容量大、可随机存取等优点，分不可擦写光盘，如CD-ROM，DVD-ROM等;和可擦写光盘，如CD-RW，DVD-RAM等。 在存储介质的研究，闪存以其独特的优势发展迅速，在容量和读写速度方面都在大幅提升，同时在各个领域里都有广泛的应用，美光公司推出的MT29F256G08A FLASH芯片单片的存储容量达到了256Gb。 纳米技术的突破使得纳米存储在不久的将来走向商业化。光存储技术也在飞速进步，常规的磁光和相变存储密度不断提高。 2、存储技术的发展 一直以来，存储系统的高速数据流与通用计算机低速的读写速度之间的矛盾是整个存储系统的瓶颈。 磁盘冗余阵列(Redundant Array of Independent Disk，RAID)技术、固态硬盘技术的使用缓解了这一矛盾。
光存储技术和微缩胶片技术各自优缺点及其应用领域 班级：计算机072 学号：072523 姓名：吴磊 摘要：光存储技术和微缩胶片技术作为多媒体存储技术的重要组成部分，分别在不同的领域里发挥着不可替代的作用，但不可避免的两者都有一定的优缺点，随着数字时代的快速发展，多媒体存储技术的格局也必将为之发生改变。 引言 近几年来,信息存储技术飞速发展,各种曾经是高不可攀的存储设备,如高容量硬盘、可擦写CD以及磁光盘(MO)等,其价格都在大幅度下降。存储设备价格的普遍下滑给很多人带来一种困惑:多媒体存储技术的未来之路到底指向何方？飞速发展且日趋成熟的光存储技术与传统的微缩胶片技术究竟孰优孰劣？ 作为经典的电子信息存储技术,磁带已经被人们使用几十年了。随着硬盘、可擦写C D、MO等技术的发展,磁带技术会不会有朝一日被淘汰出局,与古老的结绳记事一样永远地成为历史呢? 从整体来看,信息存储全貌就象是一个金字塔,根据性能与价格的不同,包括几个技术层次(需要注意的是,我们这里所指的"性能"只是指数据的存取速度,并不包括该技术可靠性、可管理性等其它方面)。位于金字塔最底层的就是微缩胶片技术。微缩胶片所能提供的存储空间是十分有限的, 而且现今人们需要存储的不仅仅是文字信息,还包括声音、动画等多媒体信息。很显然,微缩胶片在这方面是无能为力的。相比之下光存储技术很好的实现了这一多媒体时代的要求，满足了使用者对除了简单的文字信息之外的多媒体信息的存储传播和使用。 光存储技术是采用激光照射介质，激光与介质相互作用，导致介质的性质发生变化而将信息存储下来的。读出信息是用激光扫描介质，识别出存储单元性质的变化。在实际操作中，通常都是以二进制数据形式存储信息的，所以首先要将信息转化为二进制数据。写入时，将主机送来的数据编码，然后送入光调制器，这样激光源就输出强度不同的光束。 伴随信息资源的数字化和信息量的迅猛增长，对存储器的存储密度、存取速率及存储寿命的要求不断提高。在这种情况下，光存储技术应运而生。多媒体应用系统存储的信息包括文本、图形、图象、动画视频影象和声音等多种媒体信息。这些媒体信息的信息量特别大，经数字化后，它们要求占用巨大的存储空间。传统的磁存储方式和设备存在着一定的限制，光存储技术的的发展则为多媒体信息的存储提供了新的方法和若干技术保证。光存储技术具有存储密度高、存储寿命长、非接触式读写和檫出、信息的信噪比高、信息位的价格低，检索方便等优点。而微缩胶片是数码相机时代之前的当代科技产物，人类利用胶卷摄影技术，复制书籍、报纸、杂志等出版物上的文字和图片之类，汇集制作为一个小胶片。该胶片有16-mm和35-mm两种型号。因为以当时的科技极限，微缩胶片比原物可以保存较长的时间，便于查阅，方便分类。及在以后的电子化过程中占有绝对的优势。此种方法大量的应用于以前的图书馆、档案馆等机构中。在一片数字革命浪潮过后，缩微保存需要长期保持为一个高度受重视和保护的地位。缩微胶片能保持经久不衰，是因为它的实践性。不同于数字时代，缩微胶片是一个几乎静态的技术，它是通过精心设计的国家级标准产品。当创建和存储根据这些标准做成的缩微胶片后，它们拥有500年的寿命。还值得一提的是，数字数据需要系统的使用一个复杂的检索访问他们需要的信息，而缩微胶卷（即缩微胶片和缩微胶片）对信息的读取则相对简单得多。 缩微胶片现在仍然是最普遍被接受的档案格式。由于它具备很好的可读性，可以被大多数人使用。35mm缩微胶片的使用提高了微小的文件的清晰程度。现在微缩胶片还被一些人认为是保存文档材料的最完美的媒介。除此之外它还有以下优点： 1．通过微缩胶片缩微档案文献收藏是较经济的方式。
信息存储的安全技术 朱立谷，任勇 （中国传媒大学计算机学院） 1.前言 随着数字信息的爆炸式增长，个人与组织对这些信息的依赖性不断增加，数据成为最重要的资产，而存储系统作为数据的储藏地和数据保护的最后一道防线，正逐渐成为整个信息系统的中心；此外，由于存储系统的网络化，被网络上的众多计算机共享，从而使存储系统变得更易受到攻击，存储系统往往成为攻击者的首选目标，达到窃取、篡改或破坏数据的目的；同时，数据在整个生命周期中会经过多个用户、网络和存储设备，存在多个可能的攻击点，数据在传输和存储过程中的安全性变得至关重要。 因此，人们对存储的关注中心发生了变化，在关心存储的容量、性能、可靠性和扩展性的同时，人们更关心存储的数据不被泄漏、篡改或删除，并在需要时候可以即时访问。 2.存储系统的安全 针对存储安全，SNIA（Storage Network Industrial Association，网络存储工业协会）给出了一个最基本的定义：保证数据在存储网络中的传输和存储的机密性（Confidentiality）、完整性（Integrity）和可用性（Availability）。机密性就是对抗对手的被动攻击，要保证数据不能被非法用户或未被授权用户复制和读取，或者即便数据被截获，其所表达的信息也不被非授权者所理解；完整性就是对抗对手主动攻击，数据不能被包括黑客、病毒和非法用户修改，防止信息被未经授权的篡改；可用性就是确保信息及信息系统能够为授权使用者所正常使用，要求在遇到包括攻击、灾难性事件等数据不能丢失。 存储系统提供的存储安全服务主要包括认证和授权、可用性、机密性和完整性、密钥共享和密钥管理施、审计和人侵检测等方面。 (1) 认证和授权。认证和授权是一个存储系统应该提供的最基本的安全服务，存储服务器在允许数据的生产者、消费者和管理者访问读或写之前，应该认证他们的身份是否合法，如果合法，则给一定的访问权限。认证可使用口令、数字签名和信息认证码等技术；授权可通过访问控制列表等或使用证书中列举了证书所有者的访问权限。 (2) 可用性。系统失效和拒绝服务攻击是难以阻止的，存储系统常采用复制与备份、冗余与容错等技术保证系统的可用性。
第∞卷第4期宁夏大学学报(自然科学版) 2o【】2年12月V”】23 N¨4 JouITlal—Nj”舒ja Unlve惜iIy(Na㈨刊h lence EdlLlo丌) 1)H 2L耵2 文章编号：【】253—2328(2002)04一(】326()4 三维光数据存储技术 刘青1’2，刘卜3，程光华2，陈国夫2 (1．宁夏大学物理电气信息学院，宁夏银川75002l； 2．中国科学院西安光机所瞬态光学技术国家童．置实验室．陕西西安710068 3中国科学院西安光机所空间室，陡西西安7I0068) 摘要：不断提高存储介质的存储客量和存储密度是信息科学的研宄热点之一，在三堆空间中进行数据存储将天幅度提高存储密度和存储容量，是实现超高密度光存储的有艘方法介绍了双圯予吸收光存储、光谱烧孔光薛储、激光仝息存储和透明介质的飞秒脉冲体存储等三维光存储的进展、数据存储的原理以_醍各种存储方法有待解决的问题 关键词：三雏光存储；双光子吸收光存储；光谱烧孔；飞秒脉冲体存储；奎息存储 分类号：(中图)TN249 文献标识码：A 近年来，信息科学发展迅猛，信息爆炸使人们需存储平面之外，再附加上第二三维，如存储介质体空间要存储和处理的信息量急剧增加．信息存储在罔民的z轴、入射光频率等．将数据记录在=维空间中．经济及现代军事科学技术中具有重要的地位人们从而犬幅度地提高J’仃储的密度及容量．：维光存对存储介质的存储密度和存储容量的要求在不断提储足进行高密度海量存储的·种有效的方法．：维高，探索新存储方法和存储介质是信息科学研究的光存储方法要求某层数据的写读不能受其他层数据热点之‘。。“，光信息存储(简称光存储)是继磁记的影响．录之后新兴起的信息存储的重要技术手段．近年来， 1二维光存储 光信息仃储不仅在技术f：取得r重大突破．在商业 性规模，{产方面乜获得了巨大成功，已逐渐形成了_二维光存储能将光存储的存储密度提高儿个敬·个引人注目的高科技产业．现在，cI)和DvD光盘量级．实现了维光存储的主要网难在于如何有救地已经成为记录音、像信息的基本存储体．这些存储体消除相邻数据层之州的相瓦串扰现在已经出现的一般使用激光束来记录和读出信息，冈为激光聚焦三维光存储方法有：将体空『．开』的z轴作为第二维的点亓】以达到l“n，以内，使得光存储可以获得比磁存双光子吸收光存储，透明介质的体存储．将频率作为储更高的密度和更大的容量．但是，光存储密度最终附加的第三维的光谱烧jL光存储和将参考光的入射受限r电磁波衍射极限的限制(即使使用无穷大物角度、位相作为第三维的全息光存储等技术镜进行写和读操作，可以达到最佳分辨率的数据佗下面分别介绍这些三维光存储技术的存储力法也小nJ能小于半个波长)，这一点限制了光存储面密和原理度的进一步提高．现存，商品化的光盘和磁盘已接近1．1双光子吸收光存储 这个极限．舣光子吸收光存储指介质中的分f同时吸收两现在使用的光存储技术一般还只是在单而或双个光子而被激发到较高的能级上．存双光子过程巾，面光盘l二存储数据，新的DvD技术也只能存储几层任何一个波长的一个光子都不足以被介质分子所吸数据却进一步提高数据的存储密度，充分和用存储收．只有两个光子同时被吸收才能使分子激发列较介质的空问，克服密度的限制，许多研究人员在二维高的能级r．两条光束必须在时问和卒矧f‘相17：重收稿日期：2002一10—31 基金项目：中国科学院创新研究项目作 者简介：则青(1962一)，男，剐教授，博士研究生，研究瞬态光学
存储革命----体全息存储技术 体全息存储技术 导读二维面存储技术如磁存储、传统光盘存储和半导体存储等仍在不断地改进以满足对存储系统更大和更快等要求,然而这些存储手段正逐步接近其物理极限。为了寻求更能满足人们需求的存储技术，三维存储技术出现了。其中广受欢迎的就是体全息存储。大家对于'全息照相'应该还有些印象吧？这种技术利用了人类掌握的激光技术，让用户拍摄出完整的三维影像成为可能，真实反映了拍摄物体的全部信息，而不是过去只体现物体一面的二维数据。在基础原理上，全息存储与全息照相完全相同，同样是利用了光的干涉原理。与其它存储技术不同，全息存储技术并不仅仅利用介质表面，它通过在整个存储介质内记录干涉图案来存储数据，这些干涉图案是由两束激光在某种晶体上相交来改变材料的光学特性所形成。发展历史 40年代末，Dennis Gabor发明了全息术,并将其应用于X光图像的放大处理。60年代初，激光的出现使全息术有望应用于图像的存储和读出，此时Van Heerden提出了全息数据存储的概念。早在70年代,人们就已设计出许多有潜力的全息存储系统。鉴于当时的技术状况，全息存储器的实用化进程较为迟缓。进入上世纪90年度，特别是从1995年到2000
年，全息存储迎来了研究热潮，进入实验室密集研究阶段。巨量高速存储及光计算研究的兴起，使全息存储再次成为研究热点。伴随着新型优良体全息记录材料以及相关光电子元器件的发展，体全息存储技术的研究面临着重大突破。在美国国家存储工业联合会主持下，由美国DARPA、IBM、斯坦福大学等共12个单位联合成立了协作组织，实施了两个全息数据存储项目，随后，许多体全息存储与应用系统先后问世。全世界研究所、高校纷纷开展研究，发表论文无数，并出版专著。2000年以后，体全息开始迈向实用化和商用化研究阶段。美国通用、日本索尼、日立等大公司纷纷开展体全息商用化的研究，欧美日也先后出现了以体全息存储为核心技术的商业化公司，如美国的InPhase（现在为Akonia Holographics），日本的Optware等，并推出了原理样机。 基本原理 前面说过，全息存储与全息照相原理类似，是一种光波记录方法，涉及两个过程和两路光波。两个过程为干涉记录与衍射读取，两路光波为参考光和信号光。在磁存储和传统的光盘存储中，一个信息位是由介质表面物理性质的改变，如消融的凹点或磁畴的翻转等来表示的。而在体全息存储中一个信息位分布在整个记录体中。在记录介质上没有同信息位一一对应的微小元素。一整页的信息是以光学干涉图样的形式一次记录在厚的感光光学材料中的。这个干涉图样是由两束
《光信息存储》期末论文 题目： 姓名： 班级： 学号： 完成日期： 成绩：
光全息术的发展现状及未来趋势 摘要随着社会的发展和技术的进步，人们对信息的需求不断增加，对信息数据存储的要求也越来越高。从目前磁记录、磁光记录以及光盘记录的现状和发展趋势出发，指出现有的记录方法不能满足未来超大容量、高存取速率的要求。而全息存储将是最理想的存储技术。全息光存储技术是一种极具发展潜力的信息存储技术，因其具有高信息冗余度、高存储容量和高存取速率等有点而日益收到关注。 关键词全息光存储；存储材料 一、引言 随着光电等科学技术的发展，人类步入了一个全新的数字化时代和信息时代。由于信息的多媒体化，人们处理的不仅是简单的数据、文字、声音、图像，而是由高清晰度的和高质量的声音和运动图像等综合在一起的数字多媒体信息。 光电信息存贮技术是一种非接触的写入和读出，如光盘与磁盘相比，有使用寿命长、存贮密度高、容量大、可靠性高、图像质量好、存贮成本低等优点，因而获得广泛的应用。 尽管新一代的DVD已经进入市场，但光盘在不可擦除（尽管现在已有可擦除光盘，但使用寿命较低）和重写以及在数据传输速率等方面不占优势，而且又受光斑尺寸的限制，因而存储密度提高有限，所以出现了各种新型的超高密度光电存储技术。而其中光全息存储是当前比较热门的一种存储技术。 二、全息存储的背景 信息技术在经历了以解决计算机运算速度为主要任务的CPU时代和解决信息传播、传输、交换为主要矛盾的网络时代之后，现在又进入以解决信息存储和安全备份为主要矛盾的信息存储时代。 进入21世纪以来，通过开发新材料、改善材料存储性能、采用高性能软磁材料做磁头、缩小记录光斑尺寸、使用多层膜耦合及超分辨率读出等新技术手段，磁性和磁光记录存储的记录密度得到大幅度提高。磁盘的容量可达10Gb/in2，磁光盘的容量也可以达到20Gb/in2。但磁和磁光记录位不可能无限地小，它还受到无法克服的一个致命制约，这就是超顺磁效应。当磁和磁光记录介质中的铁磁颗
第2期(总 第13期) 2001年9月 中 国 计 量 学 院 学 报J OURNAL OF CHIN A INST ITU TE OF M ETROLOGY №.2(Sep.13)Ma r.2001 【文章编号】 1004-1540(2001)02-0006-07 【收稿日期】 2001-04-09 【作者简介】 金国藩(1929-),男,浙江绍兴人,教授,中国工程院院士、国家教育部科技委副主任,目前所从事的科学研究为计算全息,二元光学,光计算.超高密度光存储技术的现状和今后的发展 金国藩,张培琨 (清华大学精仪系光电工程研究所,北京 100084) 【摘 要】 文章综述了光存储领域的研究进展,主要包括体全息存储、近场光学存储和双光子双稳态存 储技术.在介绍各种存储技术发展现状的同时,分析了各自的优势和存在的问题.从整个光存储学科发 展的角度给出了未来的趋势. 【关键词】 光存储;体全息;近场光学;双光子 【中图分类号】 T N 29;O438 【文献标识码】 A 1 信息时代的光学存储 21世纪人类进入信息社会,知识经济成为推动社会进步,促进科技发展的强大动力,信息存储、传输与处理是提高社会整体发展水平最重要的保障条件之一.全球的信息量今后几年会以更快的速度增长.由于信息的多媒体化,人们需要处理的不仅是数据、文字、声音、图像,而且是活动图像和高清晰的图像等.一页A 4文件为2KB (千字节),而一张A 4彩色照片就占5M B (兆字节),放一分钟广播级的FMV 就要占40M B,可见信息量与日俱增.在信息技术的几个环节(获取、传输、存储、显示、处理)中,信息存储是关键.20世纪80年代到90年代,人们最关心的是信息处理,即如何提高计算机芯片的处理速率和效率,全球掀起的计算机主处理器竞争已使本世纪可达1GHz 的处理速度;随后通信网络的掀起及数据共享和通信使人们认识了网络时代的到来;面对21世纪,人们又在考虑如何有效地存储和管理越来越多的数据和如何应用这些数据,信息存储空间日益拥挤,信息数据的采集和数据管理体系的复杂性越来越高,以及网络的普及,导致21世纪信息技术的浪潮将在存储领域兴起. 光信息存储(简称光存储)作为继磁存储之后新兴起的重要信息存储技术(目前以光盘为代表的光学数字数据存储技术)已成为现代信息社会中不可缺少的信息载体.与磁存储技术相比,现有的光盘存储技术具有许多特点:(1)数据存储密度高、容量大、携带方便.目前普通的á120mm 的光盘能存储650M B,是硬磁盘的几十倍,软盘的几百倍.(2)寿命长、功能多.在常温环境下数据保存寿命在100年以上,且可根据用途采用不同介质制成只读型、一次写入型或可擦除型等不同功能的光盘.(3)非接触式读/写和擦.(4)信息的载噪比高,光盘的载噪比可达50dB 以上.(5)生产成本低廉、数据复制工艺简单、效率高. 以CD 系列为代表的第一代光盘技术产品的存储容量仍为十年前的650M B;第二代DVD 系列的单面双层存储容量为8.5GB,盘容量为17GB [1] ;2000年日本Sony 公司采用兰光激光器实现单面存储容量达25GB 的高密度DVR 已见报道[2].尽管如此,作为计算机科学中的关键研究领域
论光存储技术 班级： 姓名： 学号： 2013.10.8
目录 摘要---------------------------------------------------------------------- 关键词---------------------------------------------------------------------- 引言---------------------------------------------------------------------- 一、光存储技术的原理及特点--------------------------------------- 二、光存储技术的分类----------------------------------------------- 三、光存储技术的发展及前景----------------------------------------- 参考文献
论光存储技术 辽宁科技大学应用物理系 2010级 指导老师：王颖 摘要伴随信息资源的数字化和信息量的迅猛增长，对存储器的存储密度、存取速率及存储寿命的要求不断提高。在这种情况下，光存储技术应运而生。光存储技术具有存储密度高、存储寿命长、非接触式读写和檫出、信息的信噪比高、信息位的价格低等优点。 关键词存储；信息；容量；介质 引言信息资料迅速增长是当今社会的一大特点。据统计，科技文献数量大约每7年增加1倍，而一般的情报资料则以每2年~3年翻一番的速度增加。大量资料的存储、分析、检索和传播，迫切需要高密度、大容量的存储介质和管理系统。磁存储和光存储作为当今数据存储的两种常用方式，具有各自的特点。磁存储应用较早，适合与计算机联用，信息存取方便、可靠，技术相对成熟，得到了广泛的应用；光存储的发展及应用则是随着激光技术的发明，步入了高密度光学数据存储的新阶段，指明了未来数据存储的新方向。 一、光存储技术的原理及特点 1.光存储的概念及其基本原理 光存储技术是用激光照射介质，通过激光与介质的相互作用使介质发生物理、化学变化，将信息存储下来的技术。其基本物理原理是：存储介质受到激光照射后，介质的某种性质（如反射率、反射光极化方向等）发生改变，介质性质的不同状态映射为不同的存储数据，存储数据的读出则通过识别存储单元性质的变化来实现。 作为光储存方式，已有近百年的发展历史。常见的照相术就是最早的光存储
全息存储技术详解 激光全息存储技术是一种利用激光全息摄影原理将图文等信息记录在感光介质上的大 容量信息存储技术，它有可能取代磁存储和光学存储技术，成为下一代的高容量数据存储技术。传统的存储方式将每一个比特都记为记录介质表面磁或光的变化，而全息存储中将信息记录在介质的体积内，而且利用不同角度的光线可以在同样的区域内记录多个信息图像。 另外，磁存储和光存储每次都只能读写一个比特的信息，而全息存储可以并行的读写 数百万比特，这样可以使信号的传输速率大大超过目前光存储的速度。 记录数据 全息数据存储在光敏光学材料上通过非光学相干图样来记录信息。一束激光首先被分成两部分，产生暗像素和亮像素。通过调整参考光的角度、波长和介质的位置，理论上可以在 同一个空间记录下数千比特张全息图像。数据存储密度的极限是几十TB/立方厘米。2006年，InPhase科技发表了一份白皮书，称他们已经实现了500Gb/平方英寸的存储密度。据此我们可以推测出一张普通的光盘（写入半径大约4厘米）可以存储约3896.6Gb的信息。 读取数据 通过重新产生相通的参考光来重建全息图像可以将存储的数据读出。参考光聚焦在光敏材料之上，照亮了合适的干涉图样，光线在干涉图样上发生衍射，衍射图案投影到检测器上。检测器可以并行的将数据读出，一次就可以读出超过1兆比特的信息，因此数据率非常高。记录在全息驱动器中的文件的访问时间可以做到在200毫秒以下。 保存寿命 全息数据存储可以为公司提供保存信息的新方法。如果使用一次写入多次读取的方法， 可以保证内容的安全，防止存储的的信息被重写或者修改。全息存储制造商认为，这种技术可以提供安全的数据存储方案，储存数据的内容50年也不会发生变化，远远超过当前的数 据存储技术。反对观点认为，数据读取技术每十年就会发生巨大的变化，因此尽管有能力将数据保存50-100年，但是很有可能需要用到数据的时候却无法找到合适的读取设备来读取。
2019年全息光存储技术研发项目可行性研究报告 2019年4月
目录 一、项目概况 (3) 二、项目建设的可行性 (3) 1、国家政策支持数据存储行业的自主可控研发 (3) 2、公司是具备光存储介质核心技术的企业，沉淀了雄厚的技术实力、开发经验和技术积累可为全息光盘开发提供技术基础 (4) 3、行业技术积累为项目实施提供借鉴 (4) 三、项目与公司现有主要业务、核心技术之间的关系 (4) 1、与现有主要业务关系 (4) 2、与核心技术之间的关系 (4) 四、项目投资概算 (5) 五、项目实施周期和时间进度 (5) 六、项目环境保护 (5) 1、废水处理 (5) 2、废气处理 (6) 3、废物处理 (6) 4、噪音处理 (6)
本项目面向行业进入新的技术发展周期的机遇与挑战，开展全息光存储介质及读取设备相关的下一代全息光储技术产业化应用研究，突破该领域关键核心技术，持续保持公司在光存储领域底层介质技术的核心竞争力，并实现我国光存储在国际标准及技术专利话语权上的突破。 一、项目概况 本项目投资资金13,109.60万元。 本项目将在公司现有研发工作的基础上，通过构建专属、高效的研发及测试环境，完善产品、技术的研发创新体系，紧跟国际光存储技术发展动态和产业趋势，开展全息通用光存储介质及光驱等技术研究，以建立一套自主可控的超高密度的全息光存储介质产品及其读写装置为目标，未来可面向大数据应用构建超高密度全息数据存储系统，为公司的未来可持续发展建立核心技术根基。 二、项目建设的可行性 1、国家政策支持数据存储行业的自主可控研发 2016年发布的《国家信息化发展战略纲要》明确提到要打造国际先进、安全可控的核心技术体系，带动基础软件、核心元器件等薄弱环节实现根本性突破。
Differential RAID: Rethinking RAID for SSD Reliability 姓名：XXX 学号：XXXXXXXXX
Part 1：全文翻译： Differential RAID：针对SSD可靠性的重新思考 摘要 与传统的机械硬盘相比，固态硬盘的故障特征有很大程度的差异。具体来讲，SSD的误码率（BER）会随着写入量的的增加而攀升。因此，由SSD组成的RAID 阵列也会受到相关故障的影响。通过控制阵列间的写平衡，会使RAID在相近的时间内用坏所有设备。当阵列中的一个设备寿命终结时，其余设备的高误码率会导致数据的丢失。我们提出了Diff-RAID，一种基于校验的冗余解决方案，它在SSD阵列中创建年龄差异。Diff-RAID在阵列中不均匀地分配校验块，凭借高刷新率使得各设备的老化速率不同。在用新设备更换旧设备时，为维持这种年龄差异，Diff-RAID会重新分配每个设备上的校验块比例。我们用模拟器上12个闪存芯片的实际BER数据来评估Diff-RAID的可靠性，结果发现其可靠性要高于RAID-5，某些情况下会多达几个数量级。与此同时，我们还在由80 GB英特尔X25-M固态硬盘组成的5设备阵列上，使用软件实现来评估Diff-RAID的性能，实验结果显示，Diff-RAID是吞吐量和可靠性两者间的折衷。 关键词：RAID，SSD，Flash 1. 引言 近几年出现的固态器件（SSD）在许多应用场景中已成功替代了传统磁盘。固态硬盘产品可以提供每秒数千次的随机读写速率，这同时也消除了高性能计算数据中心潜在的I / O瓶颈并降低了功耗。虽然早期的SSD极其昂贵，但近几年来，由于Multi-Level Cell（MLC）技术的出现，使得SSD的成本得以显著降低。 但是，MLC设备的性能在很大程度上受到低耐力极限的制约。在连续的写
全息信息存储技术的研究进展 摘要随着社会的发展和技术的进步，人们对信息的需求不断增加，对信息数据存储 的要求也越来越高。全息光存储技术是一种极具发展潜力的信息存储技术，因其具有高信息冗余度、高存储容量和高存取速率等优点而日益收到关注。 关键词全息光存储；全息存储材料，复用技术，编码技术 全息存储材料 全息光存储的存储容量、传输速度、存储数据的稳定性和系统体积都受制于存储材料，因此，研制开发合适的存储材料是全息光存储中最为关键的问题之一。对全息光存储材料性能的要求是高的光学质量、折射率变化大、高灵敏度和稳定的存储性能。存储材料所具有的高的光学质量和低散射性可以保证携带数据信息的物光波前不失真，并可以使来自散射光的噪声变得容易处理。折射率变化大可以保证有足够的动态范围以复用多幅全息图，同时为了充分利用布喇格效应实现复用，以提高存储容量，也希望存储材料能够具有一定的厚度。高灵敏度可令存储材料在一定激光功率下反应速度更快。而稳定的存储性能则可以使存储数据在后续读出或者存储其它数据时避免被破坏。 到目前为止，人们常用的全息存储材料包括：银盐材料、光致抗蚀剂、光导热塑材料、重铬酸盐明胶（DCG）、光致聚合物。银盐材料是传统的全息记录材料。超微粒的银盐乳胶有很高的感光灵敏度和分辨率，有较宽广的光谱灵敏范围，并已重复性好、保存期长，具有很强的通用性。它既可以用来记录振幅型全息图（曝光加显影过程），也可以记录得到高衍射效率的位相型全息图（曝光、显影，然后进行漂白处理）。目前，超微粒的银盐乳胶已经具有成熟的制备技术，并具有可靠、稳定的商品化产品——全息干板。银盐材料的缺点主要在于：不能擦除后重复使用，湿显影处理程序较为繁琐，且对于位相型全息图，其较高的衍射效率却往往带来噪声的增加和图像质量的下降。 光致抗蚀剂是一种可以制备浮雕型位相全息图的高分子感光材料。这种材料也可以旋涂在基片上制成干板，光照射后，抗蚀剂中将发生化学变化，且随着曝光量的不同，发生变化的部分将具有不同的溶解力。选用合适的溶剂显影，便可制成表面具有凹凸的浮雕相位型全息图。光致抗蚀剂有正性和负性两种类型。负性光致抗蚀剂在显影过程中，溶剂将腐蚀掉未曝光部分的材料。为了获得较好的
光学滤波与体全息光存储实验报告 一、实验目的 1.学习掌握光学信息处理的基本原理和实验技巧； 2.了解体全息存储的基本原理和方法； 3.理解光折变晶体体全息存储过程中动态光栅建立的过程； 4.了解体全息存储光学系统中各光学器件的作用，掌握邻面入射（即90°入射）傅里叶变 换谱面全息记录及再现光路系统的搭建和调试； 5.掌握体光栅角度选择性的测量方法及角度复用存储实验系统，体会体全息存储的优势和 实现大容量存储的途径。 二、实验原理 1.阿贝成像与空间滤波 根据阿贝成像理论，如图1所示，相干成像过程分两步完成，物体通过透镜后形成一系列衍射斑，即物体的空间频谱图样，各衍射斑作为新的次波源发出球面波，在像面上互相叠加，形成物体的像。通过改变谱面上的信息，可以使像产生所希望的变换。 4f系统（如图2）是最典型的空间滤波及光信息处理系统，实验中通过在谱面位置放置不同的遮光屏可实现空间滤波以及相应的信息处理。 图1 阿贝成像原理
图2 4f系统结构 在光学信息处理系统中，空间滤波器是位于空间频率平面上的一种吸收膜片，它可以减弱或去掉某些空间频率成份，改变输入信息的空间频谱，从而实现对输入信息的某种变换，得到我们所希望的改变了的像函数。这种对图像作处理的方法称之为空间滤波。空间滤波器的透过率函数一般是复函数H(ξ,η)=A(ξ,η)exp[ jФ(ξ,η)] 根据透过率函数的性质，空间滤波器可以分为以下几种： 1、二元振幅滤波器 这种滤波器的复振幅透过率是0或1。由二元振幅滤波器所作用的区间又可以细分为： 1)低通滤波器，它只允许位于频谱面中心及其附近的低通分量通过，去掉频谱面上离光轴较远的 高频成份从而滤掉高频噪音，由于仅保留了离轴较近的低频成份，因而图像细结构消失； 2)高通滤波器，它阻挡低频分量而允许高频成份通过，可以实现图像的衬度反转或边缘增强，所 以图像轮廓明显。若把高通滤波器的挡光屏变小，仅滤去零频成份，则可除去图像中的背景， 提高图像质量； 3)带通滤波器，它只允许特定空间的频谱通过，可以去除随机噪声； 4)方向滤波器，它仅通过（或阻挡）特定方向上的频谱分量，可以突出某些方向特征。 2、振幅滤波器 这种滤波器仅改变各频谱成份的相对振幅分布，而不改变其相位分布，通常是使感光片上的透 过率变化正比于函数A(ξ,η)，从而使光场的振幅得到改变。为了作到这一点，必须按一定的函 数分布来控制底片的曝光量分布。 3、相位滤波器 它只改变空间频谱的相位，不改变它的振幅分布。由于不衰减入射光的能量，具有很高的光学 效率。这种滤波器通常用真空镀膜的方法得到，但由于工艺方法的限制，要得到复杂的相位变 化是很困难的。 4、复数滤波器 这种滤波器对各种频率成份的振幅和相位都同时起调制作用，滤波函数是复函数。它的应用很 广泛，但难于制造。1963年范德拉格特用全息方法综合出复数空间滤波器，1965年罗曼和布劳 恩用全息技术制作成复数滤波器，从而克服了制作空间滤波器的重大障碍。 本实验中所用滤波器为第一种，即二元振幅型滤波器。
光存储与闪存之间的优劣势 光存储技术与闪存相比而言，两者都经历了不同的发展历史，光存储技术相对于闪存来说技术产生要更早，技术上也相对更加稳定、纯正，同时也处于技术更新的瓶颈；而闪存相对而言发展历史比较短，技术上也有相当大的提升空间，同时也更能满足当代社会发展的需求。 一：光存储 伴随信息资源的数字化和信息量的迅猛增长，对存储器的存储密度、存取速率及存储寿命的要求不断提高。在这种情况下，光存储技术应运而生。光存储技术的发展经过了如下一些重要过程： 1.1 只读式光盘记录信息：记录介质为涂有光刻胶的玻璃盘基。在调制后的激光束的照射下，再经过曝光、显影、脱胶等过程，正像母盘上就出现凹凸的信号结构。之后利用蒸发和电镀技术，得金属负像母盘，最后用注塑法或光聚合法在金属母盘上复制光盘。读出信息：激光照射在凹坑上，利用凹坑与周围介质反射率差别读出信息。 1.2 CD-R 光盘记录信息：利用热效应。用聚焦激光束照射 CD-R 光盘中的有机染料记录层，照射点的染料发生汽化，形成与记录信息对应的坑点，完成信息的记录。读出信息：利用坑点与周围介质反射率的区别。 1.3 可檫写光盘 （1）相变型存储材料的光盘记录信息：高功率调制后的激光束照射记录介质，形成非晶相记录点。非晶相记录点的反射率与未被照射的晶态部分有明显的差异。读出信息：用低功率激光照射存储单元，利用反射光的差异读出信息。信息的擦除：相记录点在低功率、宽脉冲激光照射下，又变回到晶态。 （2）磁光存储材料的光盘记录信息：记录介质为磁化方向单向规则排列的垂直磁光膜。在聚焦激光束照射下，发生热磁效应，记录点的磁化方向发生变化，进而完成信息记录。读出信息：利用法拉第效应和克尔效应。信息的擦出：在激光的作用下，改变偏磁场的方向，删出了记录信息。 2 第一代、第二代光盘技术 多媒体信息时代的第一次数字化革命是以直径为 12cm 的高音质 CD（Compact disc）光盘取代直径为 30cm 的密纹唱片。这其中包括 CD-ROM, CD-R 和 CD-RW 类型。CD 光盘使用的激光波长为 780nm，数值孔径为 0.45，道间距为 1.6um，存储容量为 650MB。第二代数字多用光盘 DVD(Digital Versatile Disk)使用的激光波长为 635/650nm，数值孔径为 0.6，道间距为 0.74um，单面存储容量为4.7GB，双面双层结构的为 17GB。DVD光盘系列有 DVD-ROM, DVD-R, DVD-RW, DVD+RW 等多种类型。目前 DVD-Multi 已兼容了 3 蓝光存储及近场光存储 高清晰度电视 HDTV(High-Definition)的投入使用，要求研发出更高存储密度的光盘，蓝光存储、近场光存储等应运而生。 3.1 蓝光存储 光存储密度与［NA／λ］成正比，所以提高存储密度首先想到的是缩短波长和
光存储技术的现状及发展趋势 0 引言 信息资料迅速增长是当今社会的一大特点。有人统计，科技文献数量大约每7年增加1倍，而一般的情报资料则以每2年~3年翻一番的速度增加。大量资料的存储、分析、检索和传播，迫切需要高密度、大容量的存储介质和管理系统。磁存储和光存储作为当今数据存储的两种常用方式，具有各自的特点。磁存储应用较早，适合与计算机联用，信息存取方便、可靠，技术相对成熟，得到了广泛的应用；光存储的发展及应用则是随着激光技术的发明，步入了高密度光学数据存储的新阶段，指明了未来数据存储的新方向。 1 传统磁存储理论及应用 人类很早就知道某些物质具有铁磁性。近代的研究结果揭示了铁、钴、镍及一些稀土元素存在的能够在外部磁场中磁化并保持磁化状态的磁性现象称为铁磁性，铁磁性名称的由来是因为铁是具有铁磁性物质中最典型也是最常见的铁磁性物质的组成原子一般都具有不满的电子层。某些组成部分的原子不是铁磁性的合金也具有铁磁性，称为赫斯勒合金。 铁磁性物质的宏观表现一般为没有磁性，或者其磁性非常弱。但是在一个足够强的外部磁场中，磁畴中的原子的磁矩会随着外部磁场矢量方向的变化而变化，在外部磁场消失后这些磁畴中原子的磁矩会继续保持为变化后的同一的指向。这个同一的指向在变化后的磁场与临时的外部磁场之间的关系由磁滞曲线来描述。虽然这个排列整齐的磁畴的总体能量并非总是最低的，但是它可以保持为非常稳定的状态。在自然界中，铁磁性的氧化铁粒子的磁化方向能够指向它形成时的地磁场方向并且保持百万年之久。这种磁化后的铁磁性物质能够保持永久磁化方向的特性被用来进行传统的磁存储应用[1]。 1898年荷兰的Valdemar Poulsen发明了世界上第一个磁记录设备：磁线录音机，从此，开始了传统的磁记录应用实践。在随后的一个多世纪里面，出现了多种不同种类的磁记录设备：磁带机，磁芯存储器，磁盘等等。虽然有大量不同的磁存储设备出现，但是磁记录的基础原理仍然是上述的铁磁性材料能够保持外磁场磁化方向的特性。传统的磁记录的写入原理是将随时间变化的电信号转换为在线性或者旋转的铁磁性材料中的磁化强度和方向的空间变化，传统的磁记录读出原理是将分布于磁性材料中的磁化方向和强度的空间变化，通过线性或者旋转运动，利用磁电转化元件，转换为随时间变化的电信号。 不久以前，磁记录的读入还在采用经典的利用在软磁材料和线圈组成的读磁头与磁化的存储介质相对移动获得感生电流来得到存储介质上磁化强度变化