專利名稱：紅光半導(dǎo)體激光器的用途的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬信息存儲(chǔ)。
以全息存儲(chǔ)為基礎(chǔ)的三維存儲(chǔ)技術(shù)同時(shí)具有容量大、數(shù)據(jù)傳輸速度高、數(shù)據(jù)搜索時(shí)間短等優(yōu)良性能。三維體全息存儲(chǔ)技術(shù)以頁(yè)面全息圖的方式并行的在介質(zhì)的整個(gè)體積內(nèi)進(jìn)行信息存儲(chǔ)和檢索(J.H.Hong et al.，Volume holographic memory systemstechniques and architectures，Optical Engineering 34(1995)2193)。理論估計(jì)存儲(chǔ)密度可達(dá)1013bits/cm3，數(shù)據(jù)傳輸速率可達(dá)到或超過109bits/s，讀取一個(gè)數(shù)據(jù)頁(yè)面(每頁(yè)包含高達(dá)106bits)的時(shí)間小于100μs。但現(xiàn)有的關(guān)于三維存儲(chǔ)器的研究通常利用綠光光源作為讀出光源，固定時(shí)間難以保證，并且不利于系統(tǒng)的小型化。
國(guó)內(nèi)外的光子存儲(chǔ)器的讀出光源一般采用半導(dǎo)體泵浦固體YAG倍頻激光器，優(yōu)點(diǎn)是記錄時(shí)間短，同時(shí)可以保證讀出時(shí)光柵矢量匹配，其主要弱點(diǎn)在于光源體積太大，成本較高，不利于整個(gè)系統(tǒng)的集成，而且在讀出信息的同時(shí)也不可避免地滿足噪音柵的位相匹配，這樣不利于信噪比的提高；再者用此方法記錄的晶體需要進(jìn)行熱固定或其他額外的固定方法，這樣會(huì)導(dǎo)致操作的復(fù)雜和固定后衍射效率的降低。
本發(fā)明目的是提供一種紅光半導(dǎo)體激光器的用途。固定式三維全息存儲(chǔ)裝置的讀出光源利用紅光半導(dǎo)體激光器，解決了光固定時(shí)間難以保證的難題，信息存儲(chǔ)時(shí)間長(zhǎng)，使其更好地應(yīng)用于多媒體數(shù)據(jù)等信息存儲(chǔ)領(lǐng)域。由于半導(dǎo)體激光器體積小、成本低，使得三維海量光子存儲(chǔ)器易于小型化，降低成本，寫入讀出過程簡(jiǎn)單易用，并能提高信噪比，可適應(yīng)未來信息高速發(fā)展的需要。
固定式三維全息存儲(chǔ)裝置包括寫入系統(tǒng)和讀出系統(tǒng)。寫入系統(tǒng)包括計(jì)算機(jī)、精密轉(zhuǎn)臺(tái)、寫入光源、透鏡、空間濾波器、空間光調(diào)制器、反射鏡、光折變晶體(如單摻、雙摻鈮酸鋰，鉭酸鋰)與電荷耦合器件CCD構(gòu)成；讀出系統(tǒng)包括計(jì)算機(jī)、精密轉(zhuǎn)臺(tái)、狹縫、相位失配調(diào)整器、紅光半導(dǎo)體激光器讀出光源、光折變晶體(如單摻、雙摻鈮酸鋰，鉭酸鋰)、透鏡與CCD構(gòu)成；讀出系統(tǒng)中使用的光折變晶體是利用寫入系統(tǒng)記錄了信息的光折變晶體。
空間光調(diào)制器由計(jì)算機(jī)控制顯示所要存儲(chǔ)信息，光折變晶體被固定在精密轉(zhuǎn)臺(tái)上，精密轉(zhuǎn)臺(tái)由計(jì)算機(jī)控制可轉(zhuǎn)到需要的任意角度，CCD采集的圖象送回計(jì)算機(jī)進(jìn)行處理。在使用綠光記錄紅光讀出時(shí)要使用相位失配調(diào)整器，以達(dá)到相位匹配的目的。相位失配調(diào)整器為雙凸非規(guī)則透鏡，橫向焦距為50～400mm，縱向焦距為300mm～無窮大。
本發(fā)明采用光折變晶體(如單摻、雙摻鈮酸鋰，鉭酸鋰)作為三維全息存儲(chǔ)光盤材料，利用晶體的光折變特性進(jìn)行全息存儲(chǔ)，采用綠光激光器(波長(zhǎng)532nm)作為寫入系統(tǒng)光源，采用紅光小型半導(dǎo)體激光器(650～690nm，典型波長(zhǎng)670nm)作為讀出光源，利用雙凸非規(guī)則透鏡作為相位失配調(diào)整器，采用動(dòng)態(tài)差分方法進(jìn)行編碼解碼。
下面結(jié)合說明書附圖詳細(xì)描述本發(fā)明

圖1是寫入系統(tǒng)示意圖；圖2是讀出系統(tǒng)示意圖；圖3是光折變晶體中全息圖的記錄和讀出曲線。
(一)寫入過程(圖1)I、由計(jì)算機(jī)112控制將存儲(chǔ)文件進(jìn)行編碼，形成編碼圖形，并控制空間光調(diào)制器104產(chǎn)生編碼圖像或存儲(chǔ)圖像(若直接存儲(chǔ)圖像)；II、寫入時(shí)用綠光激光器(波長(zhǎng)532nm)100作為寫入光源，寫入光從激光器100發(fā)出后，經(jīng)分束鏡101分為二束光，其中一束光1經(jīng)濾波器102濾波，再經(jīng)透鏡103準(zhǔn)直，再經(jīng)空間光調(diào)制器104調(diào)制成所需信息光后，經(jīng)反射鏡105反射，再經(jīng)聚焦透鏡106入射到晶體107上；另一束光2經(jīng)反射鏡108反射作為參考光直接入射到晶體107上，兩束光在晶體107中干涉記錄光柵。III、記錄完畢后由計(jì)算機(jī)控制轉(zhuǎn)臺(tái)109轉(zhuǎn)動(dòng)角度進(jìn)行下一存儲(chǔ)圖像的存儲(chǔ)。從而達(dá)到存儲(chǔ)多頁(yè)全息圖的目的。
(二)讀出過程(圖2)I、由計(jì)算機(jī)206控制轉(zhuǎn)臺(tái)203轉(zhuǎn)到所需角度，用半導(dǎo)體激光器200(波長(zhǎng)650～690nm，典型波長(zhǎng)670nm)作為讀出光源，讀出光從激光器200發(fā)出后，經(jīng)狹縫201調(diào)制后，再經(jīng)作為相位失配調(diào)整器的雙凸非規(guī)則透鏡202，入射到晶體204上，其衍射光通過透鏡207成像在CCD205上，CCD205接收光圖像信息，通過計(jì)算機(jī)進(jìn)行解碼并還原成計(jì)算機(jī)文件；II、計(jì)算機(jī)控制轉(zhuǎn)臺(tái)203轉(zhuǎn)動(dòng)到下一角度讀取原來存儲(chǔ)的圖像(文件)。
本發(fā)明采用的光折變晶體作為三維全息存儲(chǔ)光盤材料，其組分如下同成分單摻鈮酸鋰摻鐵0.02～0.05wt％鉭酸鋰晶體 摻鐵0.02～0.05wt％雙摻鈮酸鋰晶體 摻鐵0.007～0.03wt％與摻鎂1.0～5.5mol.％、摻鐵0.01～0.05wt.％與摻銦0.75～3.0mol.％或摻鐵0.02～0.06wt.％與摻鋅1.5～6.5mol.％，其中同成分配比為[Li]/[Nb]＝0.87～0.95。
利用紅光半導(dǎo)體激光器讀出使得信息存儲(chǔ)時(shí)間遠(yuǎn)長(zhǎng)于一百年(記錄和讀出曲線見附圖3，此圖為寫入與讀出過程。t1＝7.52301×1095秒～無窮大，即紅光讀出時(shí)存儲(chǔ)壽命＞＞100年，t2＝769.2328秒(綠光讀出時(shí)存儲(chǔ)壽命)，綠光擦除與寫入時(shí)間比＞10∶1，同時(shí)提高了系統(tǒng)的集成度和信息讀出的信噪比。仍然采用國(guó)際上慣用的藍(lán)綠光寫入，而利用紅光半導(dǎo)體微型激光器作為讀出光源，雙凸非規(guī)則透鏡作為相位失配調(diào)整器，能夠大面積無畸變的復(fù)原存儲(chǔ)圖像，使之可以實(shí)用化。紅光半導(dǎo)體激光器體積小，大大減小了系統(tǒng)的尺寸，有利于系統(tǒng)的小型化、緊湊化；讀出光波長(zhǎng)遠(yuǎn)離寫入光波長(zhǎng)，在讀出過程中幾乎沒有對(duì)信息的擦除作用，采用這種技術(shù)信息存儲(chǔ)壽命將遠(yuǎn)大于一百年，巧妙的解決了信息固定的難題；同時(shí)由于光柵矢量的失配，會(huì)大大抑制寫入的噪音柵的讀出，進(jìn)一步提高圖像的信噪比，實(shí)現(xiàn)清晰度圖像的再現(xiàn)；再者紅光半導(dǎo)體激光器本身就有低成本的優(yōu)勢(shì)，也大大降低了整個(gè)系統(tǒng)的造價(jià)。
權(quán)利要求
1.一種紅光半導(dǎo)體激光器的用途，其特征在于它作為固定式三維全息存儲(chǔ)裝置中的讀出光源。
2.按照權(quán)利要求1所說的紅光半導(dǎo)體激光器的用途，其特征在于所說的紅光波長(zhǎng)為650～690nm。
3.權(quán)利要求1-2所說的紅光半導(dǎo)體激光器的用途，其特征在于所說的紅光波長(zhǎng)為670nm。
全文摘要
本發(fā)明屬信息存儲(chǔ)。將紅光半導(dǎo)體激光器用作三維全息存儲(chǔ)裝置中的讀出光源。本發(fā)明包括計(jì)算機(jī)、精密轉(zhuǎn)臺(tái)、寫入光源、讀出光源、透鏡、空間濾波器、空間光調(diào)制器、反射鏡、相位失配調(diào)整器、光折變晶體(如單摻、雙摻鈮酸鋰,鉭酸鋰)與CCD構(gòu)成;利用綠光(532nm)作為寫入光,讀出光波長(zhǎng)(650—690nm,典型波長(zhǎng)670nm)遠(yuǎn)離寫入光的波長(zhǎng),使得圖像的信噪比大大提高,并解決了光固定的難題。本發(fā)明用紅光半導(dǎo)體激光作為讀出光源,解決了現(xiàn)有存儲(chǔ)器用原寫入光源讀出的一些弱點(diǎn),大大壓縮了系統(tǒng)的尺寸,使信息存儲(chǔ)壽命遠(yuǎn)大于一百年,解決了信息固定的難題。
文檔編號(hào)G11B11/00GK1274916SQ0012109
公開日2000年11月29日 申請(qǐng)日期2000年7月20日 優(yōu)先權(quán)日2000年7月20日
發(fā)明者許京軍, 張心正, 黃暉, 喬海軍, 吳強(qiáng), 唐柏權(quán), 張光寅 申請(qǐng)人:南開大學(xué)