光全息存儲(chǔ)——打造PB級(jí)別光盤(pán)

參賽作者：葛胡軍

光全息存儲(chǔ)技術(shù)在半個(gè)多世紀(jì)的發(fā)展中不斷創(chuàng)新，逐步走向?qū)嵱没?，極有可能成為下一代存儲(chǔ)技術(shù)的主角。目前最常見(jiàn)的光存儲(chǔ)技術(shù)就是光盤(pán)，如果用波長(zhǎng) λ 的光作為數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的光源，則其理論存儲(chǔ)面密度為1/λ2 。如下圖所示，光全息存儲(chǔ)技術(shù)突破了傳統(tǒng)光盤(pán)存儲(chǔ)的二維面存儲(chǔ)模式，采用三維體光學(xué)存儲(chǔ)技術(shù)，將物的振幅和相位信息以全息圖的形式記錄，三維體存儲(chǔ)理論存儲(chǔ)密度為1/λ3 ，可以將存儲(chǔ)密度提升一個(gè)維度。目前常見(jiàn)的藍(lán)光光盤(pán)存儲(chǔ)容量為25GB，而采用全息存儲(chǔ)技術(shù)后，相同大小的光盤(pán)存儲(chǔ)容量可以達(dá)到PB級(jí)別，是藍(lán)光光盤(pán)的500倍。

光全息存儲(chǔ)技術(shù)突破了傳統(tǒng)光盤(pán)存儲(chǔ)的二維面存儲(chǔ)模式，采用三維體光學(xué)存儲(chǔ)技術(shù)，將物的振幅和相位信息以全息圖的形式記錄。光全息存儲(chǔ)主要工作過(guò)程分為：干涉記錄和衍射讀取。如下圖所示，在干涉記錄中，光經(jīng)過(guò)空間光調(diào)制器把需要存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)編碼調(diào)制到信息光中，稱(chēng)為物光。物光與另一束參考光在存儲(chǔ)材料中相互干涉，形成復(fù)雜的光場(chǎng)分布，從而把光波中載有的信息記錄到存儲(chǔ)材料中形成全息圖。在衍射讀取過(guò)程中，只需要使用和記錄時(shí)所用相同的參考光對(duì)已記錄在存儲(chǔ)材料中的全息圖進(jìn)行照射，由于體全息光柵的衍射效應(yīng)，將會(huì)在記錄時(shí)信息光方向上衍射重建出信息光。信息光實(shí)際上與原始物光的光場(chǎng)分布時(shí)一致的，通過(guò)CCD或者CMOS等傳感其采集重建的信息光，完成存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的讀取。

光全息存儲(chǔ)技術(shù)還具有記錄速度快，信息不易丟失以及便于長(zhǎng)期保存等好處。利用全息攝影機(jī)，通過(guò)使銀鹽感光介質(zhì)感光成像的拍攝方法，將普通縮微膠片上的影像攝制成全息圖，具有操作簡(jiǎn)便，記錄快速的特點(diǎn)。由于全息圖中的每個(gè)細(xì)部都包含有被記錄信息的全部?jī)?nèi)容，因此，當(dāng)全息圖因擦傷出現(xiàn)劃痕，造成全息圖局部破壞時(shí)，其記錄的內(nèi)容也不會(huì)丟失。盡管在還原時(shí)全息圖再現(xiàn)的影像反差會(huì)有所下降，但是全息圖所記錄的全部?jī)?nèi)容仍可被顯示出來(lái)。 記錄在全息銀鹽感光介質(zhì)上的全息圖具有能夠長(zhǎng)期保存的特點(diǎn)，其保存壽命同普通銀鹽縮微膠片相當(dāng)。試驗(yàn)表明，銀鹽記錄載體的保存壽命可達(dá)數(shù)百年以上。