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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。
第七讲光存储技术本章内容一、概述二、光盘存储三、全息存储技术一、概述什么是信息的光存储？利用光子与物质的作用，将各种信息如图像、语言、文字以及相关数据记录下来，需要时再将其读出。
绘画和文字是人类文明中最生动的光存储方式。
照相和电影是光学存储技术的重大成就。
1、光存储2、光存储原理及分类（1）原理：只要材料的某种性质对光敏感，在被信息调制过的光束照射下，能产生物理、化学性质的改变，并且这种改变能在随后的读出过程中使读出光的性质发生变化，都可以作为光学存储的介质。
（2）分类按介质的厚度：面存储、体存储；按数据存取：逐位存储、页面并行式存储； 按鉴别存储数据：位置选择存储、频率选择存储等。
3、光存储的特点（1）存储密度高信息的存储密度表征单位面积或单位体积可存储的二进制位数（bit/cm2，bit/cm3），用以表示各种存储方法的性能指标。
电子存储器的存储密度约104－106 bit/cm2，即使是超大规模集成电子存储器也不会超过106 bit/cm2。
光学存储器的理论极限值：面存储密度为1/λ2；体存储密度为1/λ3 。
按λ=500 nm 计算，存储密度为1 Tbit/cm3。
3、光存储的特点（2）并行程度高光子之间不会相互作用，因而光计算的并行处理能力远远高于电子计算。
提供并行输入输出和数据传输。
（3）抗电磁干扰光子不荷电，抗电磁干扰。
（4）存储寿命长磁存储2—3年；光存储10年以上。
（5）非接触式读／写信息（6）信息价格位低价格可比磁记录低几十倍。
本章内容一、概述二、光盘存储三、全息存储技术二、光盘存储自60年代末美国ECD及IBM公司共同研制出第一片光盘以来，光盘存储技术发展之迅速出人意料。
激光唱片(CompactDisk，CD)激光视盘(LaserVideo—Disk，LVD)：LD，VCD，DVD……。
计算机外存设备：光盘1 、光盘存储的原理激光经聚焦后可在记录介质中形成极微小的光照微区(直径为光波长的线度，即1μm 以下)，使光照部分发生物理和化学变化，从而使光照微区的某种光学性质(反射率、折射率、偏振特性等)与周围介质有较大反衬度，可以实现信息的存储。
光存储技术研究现状光存储技术研究现状光存储技术是一种基于光学原理的数据存储技术，它通过利用光的特性实现数据的存储与读取。
在过去几十年里，随着科学技术的发展和研究的深入，光存储技术已经取得了许多重要的突破和进展。
首先，光存储技术的核心是利用光的强大穿透力和高速度进行数据存储。
光存储的基本原理是在一块特殊的介质中，通过激光的照射将数据以二进制形式编码并存储在其中。
由于激光的高能量和高速度，使得光存储技术在存储密度和读取速度方面具有明显优势。
其次，传统的光存储技术主要包括光盘和光纤存储。
光盘是最早应用光存储技术的产品，它通过激光的照射将数据表面刻上微小的凹槽或凸起，表示0或1。
而光纤存储是将数据以光信号的形式通过光纤进行传输和存储。
然而，随着科技的进步，研究人员不断探索和发展新的光存储技术。
一种新兴的光存储技术是体积全息存储。
体积全息存储是利用激光束的干涉特性将数据存储在介质的三维空间中。
相比传统的二维光存储技术，体积全息存储具有更高的存储密度和更快的读取速度。
此外，研究人员还在探索其他新的光存储材料和技术。
例如，相变存储技术利用物质的相变特性进行数据的存储和读取，具有较高的可靠性和长期稳定性。
其他的研究方向还包括量子存储和超短脉冲激光存储等。
尽管光存储技术已经取得了很多突破，但仍然存在一些挑战和问题。
首先，高速度的激光束对光存储材料的要求较高，限制了技术的发展。
其次，光存储技术在成本和可靠性方面仍需进一步改进。
最后，光存储技术在商业化应用方面还存在一定的难题。
总的来说，光存储技术作为一种新兴的数据存储技术，具有许多优势和潜力。
随着科技的不断进步和研究的深入，相信光存储技术将会在未来发挥更重要的作用，并带来更多的创新和突破。
全息存儲技術發展至今，歷史上經歷了一波又一波的研究熱潮，此一領域之前輩投入無數心血，始終無法將全息技術發展成可商品化之技術，近年來更隨著網絡傳輸、MMC/SD卡技術的興起，光碟片失去了其以往輕便好攜帶的優勢，使得多數研究人員不再對全息存儲技術抱有希望。
然而就吾人觀察，至少有三點關鍵因素使得全息存儲技術將在五至十年後成為最重要的存儲技術，並促使日本的政府與業界爭相投入研發全息技術，此三點因素分述如下:1 存儲技術的傳輸速度將在未來扮演關鍵角色現代人希望能夠將生活中美好的回憶留下來，在各種婚禮生日慶典等重要時刻，或是與父母、子女生活中的點點滴滴，都希望能夠完美的記錄存放，然而保存這些美好的記憶所需付出的代價就是花兩倍以上的時間來整理與備份，使得許多人的攝影機在買來使用幾次之後，就塵封起來，不輕易拿出使用，對追求生活品質的渴望敗給了對於龐大資料量的處理能力，而這種問題的嚴重性隨著使用者對影像品質的追求只會日益加深。
舉例來說，使用HD攝影機錄製高畫質的Full HD家庭電影，其壓縮後的容量要求約為4GB/1小時，一年當中有52個周末，假定每週拍攝五小時，一個家庭一年下來就累積1TB的資料量，如此龐大的資料量，以現在市面上最快的硬碟傳輸速度(約4Gb/s @硬碟外圈, 1Gb/s @硬碟內圈)，單是備份這些影片，每備份一次至少要耗時一小時，更別談隨著年歲的增長，這些資料將會年復一年增加，而若不小心備份整理，這些重要回憶就隨時都有遺失的危險。
然而硬碟傳輸速度已經接近極限值，人類對於科技與生活體驗的追求並不會只停止在Full HD畫質而已。
下一世代的立體電視早已有產品推出，在畫質不變下其所需存儲容量更隨著視角增加而倍增，10GB/1h、20GB/1h…，隨著科技的進步而增加。
而這些都只是因應視訊所產生的容量增加而已，下下世代將有更多的聲道、更細緻的聲音傳遞方式，更多如味覺觸覺等其他感官資訊的傳達。
試想10年後一個家庭所想要保存的資料量會有多大?數十TB甚至上百TB是非常可能的，這麼龐大的資料量若使用最快的硬碟備分，需要耗上數天的時間，使用MMC/SD 卡更要花上好幾個禮拜，一個家庭便已如此，若是一家出版社或傳播公司，問題的嚴重性更不可同日而語，換而言之，傳輸速度將會是接下來人們所需要面對的最嚴重問題。
体全息存储技术简介宋爽北京工业大学应用数理学院 010612班指导教师：江竹青摘要介绍了使用光折变晶体进行体全息存储研究的背景和意义、体全息存储技术国内外研究现状。
关键词体全息存储，光折变晶体。
一、引言体全息存储技术是一种可以实现高密度存储、高速并行读出的光学存储技术。
光折变晶体是体全息存储技术的主流存储介质。
光折变晶体(例如，掺铁铌酸锂晶体)具有在光照下其内部电子重新分布的特点，光折变全息记录正是利用了这一特性。
由于通常采用与记录光同波长光进行读出，因此读出全息图时，读出光照会致使其中所存全息图被光擦除而丢失。
光折变晶体信息存储的易失性问题已经成为阻碍体全息存储发展和应用的关键因素之一。
热固定技术是解决光折变晶体易失性问题的有效方法。
掺铁铌酸锂晶体（Fe:LiNbO3）的氧化处理是将晶体放置在高温环境下进行氧化。
实验结果表明，氧化后晶体的写入擦除时间常数、最大衍射效、抗噪声能力和热固定效率都有所增长；但灵敏度下降了。
在晶体表面特定区域沿光轴方向镀导电膜。
镀膜前后的实验结果比较表明，全息写入和擦除时间常数均增大，动态范围增大，灵敏度和批擦除时间常数有所下降。
二、体全息存储技术的研究背景和意义随着现今科学技术的的不断迅猛发展，对信息进行存储、移动、处理的需要也与日俱增。
数据的容量不断大幅猛增，对移动过程中的安全性的日加重视，以及要求更快速的进行信息存储和读取，这些事实对于信息存储技术的发展提出了很高的要求。
以往的传统存储方式，如书籍、磁盘、磁带，已经无法满足人们的需要。
但随着20世纪40年代末提出全息术，50年代光学传递函数的产生，60年代激光器的发明，新的存储方式-----光学存储日渐成为现今主流的存储方式，如光盘存储等。
而这些主流的存储方式由于自身存在这样那样的缺点，无法进一步满足人们的需要，体全息存储技术得以孕育而生。
体全息技术具有其他先行存储技术所不具有的一些优点。
例如，存储容量大，其存储密度理论值可达到1/λ3；传输速率高，由于数据是以整个页面进行存储与读出，其读取时间得到极大改善。
光电信息存储技术及其发展趋势一、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（比磁盘约高1～2个数量级)、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。
下面简介一下目前常用与即将使用的光电信息存贮技术，以及下一代具有实用前景的几种光电存储技术。
二、目前常用与即将使用的光电信息存贮技术1.一写多读式光盘存贮一写多读式光盘允许用户直接写入信息，并可在写后直接读出（DRAM），但不能擦除。
因此，它非常适用于存贮需永久保存的图像或资料。
目前,这种光盘多使用650nm的红色激光，其记录单元凹槽的最小直径为0.4mm,而使用短波长的兰光，其最小直径减小到0.14 mm.因此，兰光DVD单面单层盘片的存贮容量可达27GB，是红光4。
7GB的近6倍.日本索尼和三洋公司均已推出这种产品。
荷兰philips公司在2002年7月已推出用兰光DVD的袖珍产品，虽然其盘片直径只有3cm，其存贮容量却达1GB，而驱动器非常小（5.6×3。
4×0。
75cm3），因而可放入数码相机,掌上电脑及手机当中。
2.可擦除式光盘存贮可擦除式光盘与磁盘相似，不仅可以写入，还可以随时擦除。
它也称可重写光盘或可逆式光盘，因而同硬磁盘一样,可方便用于各类系统中.可擦除式光盘有两种：①用激光的热效应使磁光介质局部发生磁反转的磁光盘;②利用激光照射使记录介质局部结晶或使结晶态向非结晶态转变的相变光盘。
增刊激光探测、制导与对抗技术：论文摘要431动目标主动激光成像探测技术研究魏宇飞，费锦东（中国航天科工集团二院二部，北京100854）摘要：主动激光成像探测技术以其精度高、抗干扰能力强、获取的信息丰富等特点，成为激光制导技术的一个重要发展方向。
根据动目标探测的要求，分析了对主动激光成像探测技术的主要需求和发展方向，并介绍了几种典型的探测系统及其关键技术。
重点描述了调频式主动激光成像技术的工作原理和系统组成，并以动目标探测为背景，介绍了目标速度信息提取的信号处理方法，通过仿真分析，验证了系统原理的可行性和信号处理方法的有效性。
关键词：动目标探测；激光雷达；激光成像制导超高密度光学体全息存储及快速识别技术孙秀冬(哈尔滨工业大学物理系，黑龙江哈尔滨150001)摘要：新世纪武器装备要求具有强大的信息存储能力和快速处理能力的专家处理系统，以及更加精确、适应环境能力更强的高性能制导系统。
将光学海量存储技术、光学相关技术与景像匹配技术等军事领域的应用相结合将有望实现其他方式无法达到的目标。
传统的目标识别方式受限于数字计算机的串行依次处理，而光学系统具有二维并行处理能力。
光学体全息三维存储可记录及并行读出图像数据，具有存储容量大，读取速度快及空间互连和并行运算等优势，是电子信息处理技术所无法具备的。
光学相关制导技术就是为满足精确制导武器的要求而发展起来的信息处理技术，它适用于任何战略和战术成像制导武器，在复杂的地物背景干扰下可实现同时对多个目标进行识别。
利用建立在光学体全息存储器基础上的快速相关识别系统，在巡航导弹末制导、无人飞机导航、空间及海上目标识等军事领域以及在车辆导航、指纹识别、图像识别等民用领域都有着十分诱人的应用前景。
关键词：超高密度；全息；光学三维存储；信息处理技术激光引信技术发展现状及趋势贾晓东（中国航天科工集团第8358研究所，天津300192）摘要：引信的主要功能是相对目标最佳的空间位置或时间可靠引爆或引燃战斗部，有效地实施对目标的毁伤。
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
相干激光束在存储材料中相遇形成。
通常这两束光是由一束激光分离而成,第一束称为物光（信号光），携带有欲存储的信息。
第二束称为参考光，要求简单易于复制,一般采用传播中没有汇聚和发散的平面波。
光学干涉图样引起感光材料发生化学或物理变化。
感光材料在吸收率、折射率或厚度上相应的变化就作为干涉图样的复制品存储起来，这种记录结构包含记录时物光和参考光的幅度和相位信息。
记录时，参考光与待记录的信号光在存储介质中相遇并发生干涉，改变介质的光学性质，比如折射率分布，形成相位调制体光栅，从而将信号记录在介质中。
读取时，利用之前记录的参考光照射存储介质，由于相位调制体光栅的衍射效应，在原信号光方向获取再现出的信号光，完成数据的读取。
利用体光栅的布拉格选择性，可以在存储介质的同一位置利用不同的参考光存储多幅数据，而且每个数据页都可以独立读出，实现存储空间的复用。
体全息存储技术原理图(左图为数据记录过程：参考光Reference与物光Object在存储介质Holographic Media中相遇干涉，改变介质光学特性，完成数据记录。
右图为数据读取过程，参考光照射存储介质，基于衍射原理读出之前记录的物光信息。
参考光的角度可以变化，实现复用)技术特色
体全息存储技术有以下特点：（1）立体式存储，存储密度高，其理论体存储密度可达V/l3量级，其中V为存储介质的体
积，λ为记录光波波长。
对于1 mm厚的材料，其等效面存储密度可达40 Tb/in2。
（2）并行读写，传输速度快。
信息以数据页（data page）为单位进行读写，因而具有极高的数据传输率，其极限值主要由电光与光电转换器件（SLM及CCD）来决定，数据传输率将有望超过1 GB/sec。
传统的二维面存储可以采用多层的方式向三维体存储迈进，但读取方式很难实现向二维的迈进，这是体全息存储相比其他存储技术的显著优点。
（3）相关寻址，读出的信号光强度与读写使用的光场的相关性成比例，可用于图像相关检索、地形匹配、图像识别等领域。
国内方面，清华大学从90年代开始持续跟进，研究了多种原理样机，发表大量高水平论文。
于此同时，北京工业大学也持续开展了相关研究，取得了显著的进展，研究了多种原理样机，出版了体全息存储专著。
近几年，北京理工大学在同轴全息存储技术发明人谭小地的带领下，持续开展了全息存储技术的研究工作，并提出基于相位与振幅编码的同轴体全息存储系统，如下图所示。
现阶发展
伴随数据时代的到来，社会对存储能力的需求越来越高，而与此同时硬盘技术也遭遇了技术瓶颈，存储密度不断提升的摩尔定律也失效，给体全息存储的复兴带来了曙光。
Facebook 公司对目前多种存储技术的对比研究也表明光存储在数据
长期保存成本和能耗方面最具优势，于2016年1月宣布与日本松下合作研发光存储技术，存储长期不用并很少访问的
数据（冷数据），以降低海量数据的存储成本。
目前，体全息存储试验样机演示的最大存储密度大致为2.4 Tb/in2（1 mm厚存储材料），该值比理论极限值40 Tb/in2小一个数量级，如何在现有角度复用、移位复用等技术的基础上进一步增加可存储变量的自由度是当前一个研究热点，主要采用的思路是利用光波的相位特性和偏振特性。
虽然使用相位和偏振能够增加体全息存储的操控维度，带来一些独特特性，但是使用相位与偏振特性能够增加存储密度，解决存储密度瓶颈问题，还有待进一步研究。
存在问题
体全息存储技术的存储容量，存储和读出速率,器件的简洁性,存储数据的稳定性，用户误码率，所有这些特性在很大程度上都受到存储材料性能的限制。
必须要在可利用的材料及最忧性能间进行折衷。
所以体全息存储的中心问题是开发合适的材料。
再一个核心问题就是噪声，因此，材料的散射噪声也是一个不可忽视的问题。
任何新的存储技术都必须同市场上已经成熟的技术进行竞争。
大数据的存储呼唤新的存储技术，体全息存储技术经过半个多世纪的发展，技术持续创新，使在一张光盘上存储数TB数据的梦想距离现实又近了一步，这种前所未有的数据存储技术优势，将为电子信息产业带来质的飞跃。
参考文献：[1] 李伟,谢长生,裴先登. 体全息存储技术[J].光学技术，2001, 27(3):283-288[2] 李建华,刘金鹏,林枭,刘佳琪,谭小地. 体全息存储研究现状及发展趋
势[J].中国激光，2017(10):7-18。
