專利名稱：：用調(diào)制色散光譜代表多個數(shù)字信號的方法及其應(yīng)用的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明屬于信息(特別是用于數(shù)字通訊、數(shù)字聲音以及靜止或者活動圖像、各種數(shù)字文件的記錄，計算機(jī)文件等二進(jìn)制數(shù)字信息)的傳輸、記錄和重放等的
技術(shù)領(lǐng)域：
?，F(xiàn)有的通訊，特別是數(shù)字通訊中，以載波的強度與振幅(或者頻率、相位、偏振等)的兩種變化來分別代表一個比特(Bit)的二進(jìn)制數(shù)字(例如以載波強度的極大值代表“1”，而以它的極小值代表“0”等)；但是，無論用載波的什么物理量的變化來代表二進(jìn)制數(shù)字，這種物理量的每一次變化只能代表“一個”比特的數(shù)字，盡管用于現(xiàn)代通訊(特別是數(shù)字通訊)中的載波頻率越來越向高頻發(fā)展，例如從無線電通訊向微波通訊發(fā)展，甚至還出現(xiàn)了頻率更高的光通訊，但是對于信息的高速傳輸，特別是近年來日益發(fā)展的信息高速公路等來說，其信息傳輸速率還是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的；例如現(xiàn)有的Internet網(wǎng)中一般的數(shù)據(jù)傳輸速率為64Kbps(每秒64千個字節(jié))，這種速率對于多媒體數(shù)據(jù)傳輸來說是很不理想的，即使花費巨資租用的E1線路也只有2Mbps的數(shù)據(jù)傳輸速率。現(xiàn)代的衛(wèi)星通信雖然用超高頻的微波，然而它也只能同時傳輸幾路電視和幾百路電話，現(xiàn)代的電子計算機(jī)或者其他電子設(shè)備中也存在著需要將各種數(shù)據(jù)在它們內(nèi)部高速傳輸?shù)膯栴}(例如計算機(jī)中的CPU與內(nèi)存、硬盤、顯示器等各個部分間的內(nèi)部數(shù)據(jù)的高速通訊問題)……總而言之，隨著信息技術(shù)的飛速發(fā)展，迫切需要大大地提高(數(shù)字)通訊中的數(shù)據(jù)傳輸速率，以適應(yīng)信息高速傳輸?shù)男枰，F(xiàn)有的信息記錄介質(zhì)主要有用模擬成者數(shù)字方式記錄聲音的各種磁帶；用于銀行、郵局、人員身份識別等用途的各種磁卡；在電子數(shù)碼照相機(jī)和數(shù)字式攝像機(jī)中用于記錄聲音和靜止或者活動畫像的各種磁卡、磁帶；在電子計算機(jī)中用于記錄計算機(jī)文件的軟、硬磁盤；用于記錄聲音、靜止或者活動畫像的各類CD、VCD、DVD和計算機(jī)文件的光盤等(過去還有原始的穿孔紙帶和穿孔紙卡片等)；它們的共同的特點是一個信息存儲單元(例如穿孔紙帶或穿孔卡片上的一個有孔或者無孔區(qū)；軟硬磁盤或磁帶、磁卡上的用于記錄一個二進(jìn)制數(shù)字的只有一個磁場方向的最小基本磁化區(qū)，光盤上的一個凹坑或者一個無凹坑的光亮反光區(qū)等)只能記錄一個比特(Bit)的二進(jìn)制數(shù)字(例如一個“1”或一個“0”等)；隨著信息時代的到來，數(shù)字式聲音、數(shù)字式靜止或者活動圖像、計算機(jī)文件和計算機(jī)多媒體等的發(fā)晨使各種數(shù)字信息量飛速增加，而信息高速公路等的發(fā)展也使需要記錄的數(shù)字信息量極大地增加，因此時于各種現(xiàn)有的信息記錄介質(zhì)單位面積上所能夠記錄的信息量(比特數(shù))也提出了更高的要求，為了適應(yīng)這種要求，人們不得不盡可能地減小每一個信息存儲單元的面積(例如減少磁盤、磁卡上的只有一個磁場方向的最小基本磁化區(qū)的面積，減小光盤上的一個凹坑的長度、面積等)，然而這種減小僅僅是一種“幾何尺寸”上的減少，它畢竟是有限的，而且隨著信息存儲單元面積的日益減少，它們對灰塵等雜物的影響也越來越敏感(例如硬磁盤就不得不放在無塵的密封盒里，而光盤也經(jīng)常會被細(xì)小的灰塵等劃傷)，此外這種減小必然也會給讀取它上面的信息帶來越來越大的困難，例如硬磁盤的讀寫磁頭與磁盤間的距高變得越來越小，光盤也因為信息存儲單元面積的減少而必須減小讀取它的激光波長，并且光盤機(jī)也因此對外界的振動越來越敏感，錯讀信息的可能性也越來越大；而現(xiàn)有的各種信息壓縮技術(shù)(例如MPEG、ARJ壓縮軟件等)也根本不能夠提高信息記錄介質(zhì)單位面積上的“物理”信息量。本發(fā)明的目的是創(chuàng)造一種用“一個”寬頻帶(主要指的是包括紅外、可見和紫外光的廣義的白光或者同時使用多種類激光器發(fā)出的分布在上述光譜區(qū)域內(nèi)的有許多根譜線的混合激光)的信號脈沖來“同時”代表多個比特(Bit)的二進(jìn)制數(shù)字，從而得到一種比現(xiàn)有的任何一種信息傳輸方法(例如使用數(shù)字脈沖編碼調(diào)制技術(shù)即PCM的微波通訊、衛(wèi)星通訊和光纖通訊等)快許多倍的超高速數(shù)字通訊方法。同時本發(fā)明所提出的這種方法也可以用“一個”信息單元記錄或者存儲許多個比特(Bit)的二進(jìn)制數(shù)字，從而在信息記錄介質(zhì)的同樣的單位面積上記錄比上述的現(xiàn)有任何一種方法高許多倍的數(shù)字信息(比特數(shù))，得到一種超大容量的(數(shù)字)信息記錄以及讀取(即解調(diào))的方法。當(dāng)然這兩種功能也可以同時起作用，也就是說在發(fā)射或者接收(數(shù)字)信息的同時也記錄或者存儲它們。本發(fā)明的原理與現(xiàn)有的任何一種微波或者光通訊的原理完全不同，其本質(zhì)是用色散原理將(包括紅外、可見和紫外光的廣義的)白光或者同時使用多種類激光器發(fā)出的分布在上述光譜區(qū)域內(nèi)的有許多根譜線的混合脈沖激光分解成一條(廣義的)彩色光譜帶，用需要傳輸?shù)男盘栔械腘個比特(Bit)的二進(jìn)制制數(shù)字信號去調(diào)制一個開關(guān)群中的各個開關(guān)，這些開關(guān)各自的打開或者關(guān)閉就允許或者不允許這條(廣義的)彩色光譜帶上的各個波長部分的通過或者不通過，于是在這條彩色光譜帶上就會出現(xiàn)許多條互相間隔的彩色亮線和黑色暗線(譜線)，利用這(廣義的)彩色光譜帶上面分布的N條不同顏色的亮線和黑線來分別代表N個比特的二進(jìn)制數(shù)字(即N個“1”和“0”，其N大于”；一個白光脈沖或者一個多譜線激光脈沖用這種方法被N個比特的二進(jìn)制數(shù)字信號調(diào)制過后，再用下一批N個比特的二進(jìn)制數(shù)字信號去調(diào)制下一次光脈沖中的各個波長部分……，這些調(diào)制過的一系列光脈沖既可以用于(數(shù)字)通訊也可以用于(數(shù)字)信息的記錄和讀取，當(dāng)然這兩種功能也可以同時進(jìn)行。下面參見圖一來詳細(xì)說明本發(fā)明的原理圖一中2為一光源，它發(fā)出只包括紅、綠、藍(lán)三種顏色的混合光，用會聚反射鏡1將它的光通過一個窄縫3后會聚到一個棱鏡(或者光柵)4上，根據(jù)光的色散原理，這束白光就被分解開來，于是在屏6上就出現(xiàn)了一條包括紅綠藍(lán)三種顏色的帶狀光譜；如果屏6是半透明的，就將透過它的光用柱面透鏡7將已經(jīng)沿水平方向發(fā)散開來的光再沿水平方向會聚到點8，而放在會聚點8的第二個棱鏡(或者光柵)9將這束光再次色散，那么在屏10上必然也會出現(xiàn)與屏6上完全相同的包括紅、綠、藍(lán)三種顏色的光譜；同時，根據(jù)色度學(xué)中的相加混色原理，在三種顏色光的會聚點8上也必然會出現(xiàn)由紅、綠、藍(lán)三色相加混色后出現(xiàn)的與光源2發(fā)出來的完全相同的白光。如果在光線從棱鏡4到屏6的途中安放一個包括三個開關(guān)A、B、C的開關(guān)群5，這三個開關(guān)A、B、C可以分別控制紅、綠、藍(lán)三種顏色光的通過與否狀態(tài)；當(dāng)這三個開關(guān)都打開的時候，紅、綠、藍(lán)三色光都可以分別通過它們，于是在屏6和屏10上就“同時”出現(xiàn)了這三種顏色的光譜，與此同時，會聚點8上也出現(xiàn)了由這三種顏色相加混色后形成的白光；當(dāng)開關(guān)A關(guān)閉，開關(guān)B、C打開的時候，紅光就不能通過開關(guān)A，于是這時候在屏6和屏10上就“同時”缺少了紅光，或者說在原來紅光的光譜位置上就出現(xiàn)了一條黑線；與此同時，在會聚點8上也一定缺少了紅色，而只剩下了綠色和藍(lán)色(的共同作用)，根據(jù)相加混色原理和實驗可以知道這時候會聚點8上就出現(xiàn)了由綠色和藍(lán)色光相加混色而產(chǎn)生的青顏色，……其他兩個開關(guān)的作用結(jié)果也與此相似，其狀態(tài)可以參見表一表一</tables>從表一中可見這三個開關(guān)中無論其中的一個、兩個、甚至是三個開關(guān)同時或者各自打開的時候，屏6和屏10上都會“同時”出現(xiàn)不同的一條、兩條甚至是三條有色光譜，或者說對應(yīng)于各開關(guān)各自“關(guān)閉”的位置上就會“同時”出現(xiàn)一條、兩條、甚至是三條黑色帶；于是就可以用屏6和屏10上“同時”出現(xiàn)的這三種顏色位置上光線的有無或者說這三個位置上是有色亮線還是黑線的情況來“同時”代表“三個”比特的二進(jìn)制數(shù)字(它們共有八種不同的組合)。與此同時在上述的各個開關(guān)各自作用的時候，會聚點8上也會同時出現(xiàn)不同的單色或者混合色(例如表一中的白、紅、黃、綠、黑等不同的單色或者混合色)，而且所有這些單色或者混合色都絕對不會重復(fù)！因此也可以用會聚點8上出現(xiàn)的這些各種不同的單色或者混合色來“同時”代表“三個”比特的二進(jìn)制數(shù)字。如果將圖一中的屏6、棱鏡9和屏10去除，而讓經(jīng)過調(diào)制后光束經(jīng)柱面透鏡7會聚后再由一個透鏡(組)、反射鏡(組)或者透鏡與反射鏡結(jié)合而成的光學(xué)天線將這光束擴(kuò)束后沿空中發(fā)射出去；或者將這光束用會聚透鏡(組)會聚到光導(dǎo)纖維的一端，那么就可以將這經(jīng)過調(diào)制后的一系列光脈沖沿光纖發(fā)射出去了。如果將圖一中的屏6、棱鏡9和屏10去除，保留柱面透鏡7，并在會聚點8處放一個能夠記錄彩色信息的信息記錄載體(例如現(xiàn)有的各種用于彩色攝影的彩色膠片等)，那么每當(dāng)發(fā)出一個經(jīng)過這三個開關(guān)調(diào)制后的不同顏色的脈沖光就會使會聚點8處的彩色信息記錄載體即膠片上的一個點曝一次光，下一次脈沖再使這載體上相鄰的點曝光……將這記錄了許多個不同顏色點的彩色記錄載體即膠片沖洗顯影定影后，它的上面就會出現(xiàn)許多個不同顏色的光點；而這每一個光點都“同時”代表著三個(而不是一個)比特的數(shù)字信息，這樣就可以用它來記錄高密度的數(shù)字信息了。讀取(即解調(diào))這些信息的方法與寫入信息時的相似，本發(fā)明在通訊應(yīng)用中，將從接收天線或者光纖終端收到的光脈沖會聚到棱鏡(或者光柵)上進(jìn)行色散，那么在接收屏上就會出現(xiàn)包括紅綠藍(lán)三種顏色的光譜線，并且這三種顏色中可能有一種、兩種甚至三種顏色的缺少，也就是說在這三種顏色的位置上可能有一處、兩處甚至是三處都是黑線，于是參見表一可知，當(dāng)一個脈沖光被色散后在接收屏上同時出現(xiàn)紅、綠、藍(lán)三種顏色時，就同時代表著1、1、1三個數(shù)；當(dāng)接收屏上紅光的位置是亮的而綠光、藍(lán)光的位置是黑的時候就同時代表著1、0、0三個數(shù)……由此可見任何一個脈沖光都“同時”代表著(表一中的八種)三個比特數(shù)，于是利用這脈沖光色散后的光譜性質(zhì)就可以讀取(或者說是解調(diào))每個脈沖光所“同時”代表的三個比特的數(shù)字了。本發(fā)明在信息的記錄和重放的應(yīng)用中，讀取(即解調(diào))彩色信息記錄載體上的信息的方法與之相似會聚一束與圖一中光源2的發(fā)光譜線完全相同的光源去照射彩色信息記錄載體上的某一個彩色點，那么同樣根據(jù)光的色散原理可知當(dāng)這點為白光時它就會在接收屏上分解為紅、綠、藍(lán)三色光，這就同時代表著1、1、1三個數(shù)；當(dāng)這點為紅色時接收屏上的紅光位置就有光而綠光藍(lán)光的位置必然是黑的，這時候就代表1、0、0三個數(shù)……由此類推無論這點出現(xiàn)上面表一中的任何一種顏色，這時候接收屏上也必然會出現(xiàn)相應(yīng)的一條、兩條甚至三條彩色譜線(或者說出現(xiàn)兩條、一條黑線甚至沒有黑線)，它們就分別“同時”代表著表一中的(八種)三個的比特(Bit)數(shù)字，這樣就可以根據(jù)接收屏上出現(xiàn)的不同譜線來讀取(即解調(diào))每一個彩色光點所同時代表的三個比特的數(shù)字信號了。從上述的三種顏色可以“同時”代表三個比特的數(shù)字信號的理論很容易推廣到包括無數(shù)種顏色的(即包括紅外、可見和紫外光的廣義的)整個光譜區(qū)圖二中12為一光源，它發(fā)出包括紅外、可見和紫外光的(廣義的)連續(xù)光譜的白光，或者是同時使用多種類激光器發(fā)出的分布在上述光譜區(qū)域內(nèi)的有許多根譜線的混合激光；用會聚反射鏡11將它的光經(jīng)過窄縫13后通過一個總開關(guān)14而會聚到一個棱鏡(或者光柵)15上(總開關(guān)14可以使光源發(fā)出的連續(xù)光變成脈沖光，如果光源12用的是脈沖激光，那么這個開關(guān)就可以不用)，根據(jù)光的色散原理，這束白光就被分解開來，于是在屏17上就出現(xiàn)了一條包括紅外、可見和紫外光的連續(xù)光譜(或者是分布在上述光譜區(qū)域內(nèi)的包括許多條譜線的激光光譜)，其波長范圍從λ0到λM，如果屏17是半透明的，那么將透過它的光再次用柱面透鏡(組)18會聚到點19，在會聚點19的第二個棱鏡(或者光柵)20將這光再次色散，那么在屏21上必然也會出現(xiàn)與屏17上完全相同的連續(xù)(或者包括多條譜線的激光)光譜。如果在光線從15到屏17的途中安放一個由N(N＞1)個緊密地排列在一起的開關(guān)組成的開關(guān)群16，那么當(dāng)其中的開關(guān)D打開的時候，從λ0到λ1波長范圍內(nèi)的光就可以通過開關(guān)D而到達(dá)屏17上，而當(dāng)開關(guān)E關(guān)閉的時候，從λ1到λ2波長范圍內(nèi)的光就被它遮住而不能到達(dá)屏17，于是在屏17上就相應(yīng)地出現(xiàn)了一條黑線，這線的寬度也必然精確地對應(yīng)于從λ1到λ2的波長范圍；同樣，在屏21上也必然“同時”出現(xiàn)與屏17上位置和波長范圍(即線的粗細(xì))“完全相同”的兩條譜線，也就是說屏21上從λ0到λ1波長范圍內(nèi)有一條亮線，而從λ1到λ2波長范圍內(nèi)就沒有光而是黑線，……與此類推當(dāng)其他各個開關(guān)分別打開或者關(guān)閉的時候，在屏17和屏21上就會同時出現(xiàn)兩者完全相同的由一系列顏色不同的亮線和黑線明暗相間所組成的光譜線，其中的每一條有色亮線都對應(yīng)于開關(guān)群16當(dāng)中每一個開關(guān)的“打開”狀態(tài)，而每一條黑線則對應(yīng)于開關(guān)群16當(dāng)中每一個開關(guān)的“關(guān)閉”狀態(tài)。于是就可以用這N個亮線和黑線“同時”代表N個比特的二進(jìn)制數(shù)字了。當(dāng)總開關(guān)14打開(或者激光器組發(fā)出一個脈沖)的同時，來自干光源的脈沖被開關(guān)群16中的N個開關(guān)所調(diào)制，等到總開關(guān)14第二次打開(或者激光器組發(fā)出第二個脈沖)的時候，再用下一批N個比特的二進(jìn)制數(shù)字信號去調(diào)制下一次(廣義的)白光或者是多譜線激光脈沖中的各個波長部分……。同樣根據(jù)光譜學(xué)原理，每當(dāng)開關(guān)群16中有若干個開關(guān)關(guān)閉的時候，那么射向屏17的(廣義)白光或者激光光譜中必然會缺少這幾個開關(guān)位量所對應(yīng)的光譜線，或者說缺少這幾條光譜線所代表的幾種顏色，那么同樣根據(jù)色度學(xué)原理此時會聚點19上的顏色就必然有相應(yīng)的變化，而且對應(yīng)于譜線性質(zhì)不同的每一個脈沖會聚點19上的顏色都是不重復(fù)的；于是根據(jù)同上的三顏色原理的推廣就可以用所有這些不同的每一種顏色來代表N個比特的數(shù)字信息了。將本發(fā)明應(yīng)用在通訊技術(shù)中時，將用開關(guān)群16調(diào)制后的一個個白光或者激光脈沖用上述的光學(xué)天線通過大氣發(fā)射到遠(yuǎn)處的接收天線上，也可以經(jīng)柱面透鏡會聚后經(jīng)光纖通訊線路發(fā)送到接收端的接收機(jī)上；接收天線或者接收機(jī)再次將這一系列不同顏色的脈沖光會聚到棱鏡(或者光柵)上進(jìn)行色散，那么就必然會出現(xiàn)與發(fā)射之前經(jīng)過調(diào)制后的光譜線完全相同的由一系列顏色不同的亮線和黑線明暗相同所組成的光譜線，根據(jù)光譜線上各個亮線和黑線的位置就可以讀取(即解調(diào))這譜線上所同時代表的N個比特的二進(jìn)制數(shù)字了。本發(fā)明用于記錄和重放信息的原理如上所述在會聚點19處放一個能夠記錄彩色信息的記錄載體(例如現(xiàn)有的各種用于彩色攝影的彩色膠片正片、負(fù)片甚至是一次成象的膠片等)，那么每當(dāng)光源12發(fā)出一個經(jīng)過這N個開關(guān)調(diào)制后的不同顏色的光就使這彩色記錄載體上的一個面積很小的點曝一次光，下一次脈沖再使其相鄰的點曝光……當(dāng)這記錄載體上所有的點都曝光后，就將這彩色記錄載體去沖洗顯影定影，于是它的上面就出現(xiàn)了許多不同顏色的光點；而這每一個光點都代表著N個(不是一個)比特的數(shù)字信息。讀取這些信息的方法與通訊中的相似會聚一束與圖二中光源12的光譜性質(zhì)完全相同的白光或者是包括許多條譜線的激光去照射彩色記錄載體上的某一彩色點，那么這個點必然會反射(對于相片)或者透射(對于正片)出相應(yīng)的顏色光來，將這有色光會聚到棱鏡(或者光柵)上進(jìn)行色散，同樣在接收屏上就會出現(xiàn)相應(yīng)的由一系列由顏色不同的亮線和黑線明暗相間所組成的光譜線，根據(jù)光譜線上各個亮線和黑線的位置就可以讀取(即解調(diào))這譜線上所同時代表的N個比特(Bit)的二進(jìn)制數(shù)字了。當(dāng)然也可以在使用本發(fā)明的方法發(fā)射或者接收(數(shù)字)信息的同時也使用本發(fā)明的方法來記錄或者存儲這些信息；其方法是在發(fā)射或者接收經(jīng)調(diào)制后的光的同時用一個半透反射鏡將發(fā)射或者接收的一部分光反射并會聚到與上述相同的信息記錄介質(zhì)上使它們曝光，于是在發(fā)射或者接收這些信息的時候就可以同時記錄它們了。由于本發(fā)明中的光譜完全不需要用人眼來識別，因此本發(fā)明中使用的光既可以包括對于人眼來說的“可見光”，也可以包括紅外、紫外等不可見光，只要本發(fā)明中所用的各種光學(xué)儀器(例如反射鏡、棱鏡、開關(guān)、透鏡、光學(xué)天線、光導(dǎo)纖維、膠片等)能夠?qū)@些紅外和紫外光起作用就可以實現(xiàn)本發(fā)明的各種功能了；由于使用的光的譜線寬，那么一個光脈沖中可以包括的比特數(shù)就比較多了。本發(fā)明的優(yōu)點和積極效果是一個光脈沖和一個信息存儲單元可以同時代表多個比特的二進(jìn)制數(shù)字，這樣就可以極大地提高(數(shù)字)通訊的速度；極大地提高信息存儲介質(zhì)的單位面積上的信息量了?？梢怨烙嬕幌乱粋€脈沖所能夠“同時”代表的比特數(shù)一個棱鏡(或者光柵)將一束白光色散成一條50CM寬的光譜帶并不困難，而現(xiàn)代光柵可以做到每MM刻3000條線，如果能在每MM上做出2個開關(guān)，那么在上述的50CM寬的長度上就可以做1000個開關(guān)，于是N就為1000了；可見在每秒鐘脈沖重復(fù)率相同的情況下，本發(fā)明在(數(shù)字)通訊中的信息傳播速度就是現(xiàn)有方法的一千倍！對于信息記錄來說，由于每一個脈沖發(fā)出的光的顏色都不同，因此在信息記錄介質(zhì)上(顯影后)的每個彩色點都可以和周圍的其他彩色點區(qū)別開來(而不象普通數(shù)字記錄載體中各個信息記錄單元之間是沒有區(qū)別的，例如光盤上的各個凹坑的形狀都是一樣的，因此它們之間就必須有一段間隔，不然就會使記錄的信號混淆)，因此各個彩色點可以緊緊地靠在一起；此外，彩色膠片單位面積上的象素的數(shù)量也要比現(xiàn)代磁盤、光盤等介質(zhì)單位面積上的信息記錄單元多得多(特別是所謂慢速膠片的分辨率更高)，再加上上述的N可以做到1000以上，由于這三個因素的共同作用，就使得本發(fā)明的單位面積上可記錄的(數(shù)字)信息是普通方法的幾千甚至幾萬倍以上了！在上述的兩種應(yīng)用中，如果再利用現(xiàn)有的各種壓縮軟件技術(shù)來壓縮信息，那么本發(fā)明用于通訊中的速度更可以提高到十幾萬倍，單位面積上的信息存儲量可以達(dá)現(xiàn)有的幾十萬倍！在(光)通訊的應(yīng)用中，如前所述本發(fā)明可以用光學(xué)天線來傳輸信息，雖然光在大氣中傳輸會有各種損失，然而正如數(shù)字通訊本身的特點一樣它的抗干擾能力很強，經(jīng)調(diào)制后的數(shù)字通訊的信號并不取決于作為載波的光的強弱而只取決于各個波長的光譜線，或者說各種顏色的光的“有無”，因此即使由于大氣的影響使某個波長范圍內(nèi)的光強有所損失，只要光的光譜性質(zhì)不改變，那么傳輸?shù)男盘柧筒粫苡绊懀徊⑶掖髿鈱τ谡麄€可見光波段都是透明的，它不可能“單獨”吸收某一波長的可見光；而大氣對部分紅外、紫外光也是透明的(即所謂的大氣窗口)，再加上可以用提高發(fā)射光的脈沖(特制是激光脈沖)的功率的方法來減少信號的損失；因此本發(fā)明應(yīng)用在大氣通訊中是可行的。本發(fā)明更適合用于建立在高山上的地面站與地面站之間、地面站與衛(wèi)星或者與飛行器之間、飛行器與飛行器之間、飛行器與衛(wèi)星之間、衛(wèi)星與衛(wèi)星之間的通訊，由于高空空氣稀薄，對光傳輸?shù)膿p失幾乎為零，而在太空完全沒有光傳輸?shù)膿p失，因此在這些通訊應(yīng)用中的通訊質(zhì)量必然是很高的；更因為第一由于載波從現(xiàn)在的微波變成了頻率高得多的光波，第二由于本發(fā)明的一個脈沖就可以表示多個(數(shù)字)信號，由于這兩個原因的共同作用就可以使容量和通訊速度提高許多倍，從而使上述的各種通訊進(jìn)入一個高容量高速度的全新時代。除此以外，第一因為本發(fā)明中使用的光束比較狹窄，其光束(特別是激光束)的發(fā)散要比無線電波小得多，因此在光束之外就沒有信號，無法監(jiān)聽；第二是因為本發(fā)明中使用的光載波的頻率比無線電波高得多，可以“同時”容納的信號也比無線電波多得多；第三是因為本發(fā)明中的一個脈沖可以包括許多個比特的信號，使得用無線電通訊要花費比較長的時間才能夠傳輸完的信息用本發(fā)明可以在極短的時間內(nèi)傳輸完，因此就來不及被監(jiān)聽或者干擾；第四是因為數(shù)字通訊本身就具有保密性好、抗干擾能力強的特點由于這四個因素的共同作用就使得本發(fā)明更適于用在信號的高速保密通訊方面。在現(xiàn)有的光纖通訊中，如果用本發(fā)明中的經(jīng)調(diào)制后的(廣義的)譜線非常寬廣的白光或者多譜線激光來代替現(xiàn)有的只有一根非常窄的譜線的單色激光來傳輸信號，那么如前所述一個光脈沖就可以包括許多個比特的數(shù)字信號(而不象現(xiàn)在用在光纖通訊中的激光那樣，一個脈沖只包括一個比特的數(shù)字信號)，實現(xiàn)這一點只需要將現(xiàn)有的發(fā)射和接收設(shè)備改造一下就行了，而現(xiàn)有的光纖通訊線路完全不用更換；這樣就可以將“現(xiàn)有”的光纖通訊線路和計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)等的數(shù)據(jù)通訊速度提高千萬倍！從而為信息高速甚至是超高速公路的實現(xiàn)奠定了最根本的基礎(chǔ)！這種光纖通訊是廣義的，它不僅可以用于現(xiàn)有的幾百、幾千公里的長距離通訊，也可以用于現(xiàn)有的電子計算機(jī)或者其他任何電子設(shè)備內(nèi)部的信息超高速通訊上，即是說，用這種超高速通訊光纖代替它們內(nèi)部的用于傳輸各種信號的通訊電纜，從而極大地提高其內(nèi)部通訊速度，極大地加快它們的工作速度。使用本發(fā)明也可以制成一種超高速的光調(diào)制解調(diào)器，從而極大地提高通訊的速度。本發(fā)明用在信息存儲(和讀取)方面的前景也是非常廣闊的可以制成一種超大容量的光存儲器(例如光卡或者光盤)，這些光卡或者光盤可以用于銀行、郵局、人員身份識別等用途，由于它的信息存儲量極大，因此還可以用來記錄許多用現(xiàn)有的各種磁卡無法容納的信息，其用途必將比現(xiàn)有的各種磁卡等廣泛得多！本發(fā)明也可以在電子數(shù)碼照相機(jī)和數(shù)字式攝像機(jī)中用于記錄聲音和靜止或者活動畫像，其容量必然比現(xiàn)有的磁卡、磁帶大得多；也可以在電子計算機(jī)中用于記錄計算機(jī)文件(甚至可以將計算機(jī)中常用的各種系統(tǒng)軟件和應(yīng)用軟件用這種光卡或者光盤記錄下來，而現(xiàn)有的硬磁盤只需要用來記錄用戶文件，這樣就根本不怕任何計算機(jī)病毒的破壞了)；這些光卡或者光盤也可以代替現(xiàn)有的用于記錄聲音、靜止或者活動畫像以及計算機(jī)文件的各類CD、VCD、DVD等各種類型的光盤；從而將原來需要幾十、幾百甚至幾千張光盤才能記錄下來的信息全部記錄在一張這種光卡或者光盤上。光卡、光盤的面積可以做的比較大，于是上面每個彩色點的面積就比較大，這樣就不會使讀取它的白光因為衍射而會聚不到那么小的點上使讀取信息發(fā)生困難了。在電子計算機(jī)的應(yīng)用中，由于本發(fā)明使同樣面積上的信息存儲的容量比現(xiàn)有任何一種信息記錄介質(zhì)的大許多個數(shù)量級，因此就可以將一個經(jīng)過多次修改的用戶文件“多次”記錄在它的不同的區(qū)域上，而用不著象現(xiàn)有的容量有限的硬磁盤一樣，不得不將一個經(jīng)過多次修改的文件記錄在磁盤的“同一個”區(qū)域，用修改后的文件覆蓋掉前面的同一個文件，永遠(yuǎn)只能存儲最后一次修改的文件；用這種方法還可以忠實地反映出文件的每一次修改的歷史。本發(fā)明還可以利用現(xiàn)有的彩色顯示器來做成一種既可以記錄又可以重寫(數(shù)字)信息的“讀寫”存儲器，其原理是用原始信號調(diào)制顯示器中紅、綠、藍(lán)三色的光強比例，根據(jù)色度學(xué)中三原色相加混色可以仿造出各種顏色的原理，使這三色經(jīng)適當(dāng)?shù)呐浔群笤谄聊簧闲纬筛鞣N顏色的點(由于這些彩色點不是給人眼看而是給儀器用色散原理來讀的，因比這種顯示器就應(yīng)該特別設(shè)計，使其屏幕上各點的這些三種顏色“重疊”在一起，使顏色完全混合)；然后用可以作掃描運動的透鏡(組)來會聚屏幕上需要讀取的點，使這會聚的光通過棱鏡(或者光柵)色散后用來讀取(即解調(diào))屏幕上每個點所代表的許多個比特的(數(shù)字)信號；當(dāng)原始信號不變的時候，屏幕上的每個點就都保持原來的顏色，于是讀取到的各個點的信號也不變；當(dāng)這屏幕上某些區(qū)域內(nèi)記錄的數(shù)據(jù)需要改變的對候，原始信號掃描到這些區(qū)域時就改變原來的三色的光強比例，從而使這些區(qū)域上各點的顏色作相應(yīng)的改變，當(dāng)然這時候使用上述的色散方法讀出來的這些點的信號也因此而改變了，于是這樣就可以形成一種既可以讀又可以多次改寫的超大容量的信息存儲器了。如果有一種既可以記錄又可以重寫彩色光點的彩色信息記錄介質(zhì)(例如一種特殊的彩色膠片)，那么就可以用本發(fā)明的原理形成一種超大容量的讀寫(數(shù)字存儲)的光卡或者光盤了。實施本發(fā)明較好的具體方法有許多種，介紹如下光源可以是任何一種現(xiàn)有的發(fā)出包括紅外、可見和紫外光的連續(xù)光譜的人工光源(例如白熾燈、日光燈、碘鎢燈、囟素?zé)?、氙燈或脈沖氙燈等)；也可以用一種特殊的光源，那就是如《國外激光》雜志85年1期第3頁說的“圖6顯示出一個能夠把光脈沖功率放大到千兆瓦水平而仍保持mμμS寬的放大器結(jié)構(gòu)，……如果把強光脈沖聚入幾CM深的幾乎透明的任何液體中，都能產(chǎn)生白光連續(xù)譜脈沖?！奔词钦f將強大的激光脈沖聚入液體中所產(chǎn)生的白光也可以用做本發(fā)明中的光源。此外，《國外激光》雜志84年9期第15頁也說“綠寶石，摻鉻綠柱石，通稱為綠寶石……轉(zhuǎn)換效率超過30％，似乎是已得到激光作用的所有激光材料中光譜帶最寬的一個，……綠寶石作為一種新型寬帶可調(diào)諧激光器，具有快速Q(mào)開關(guān)及通過鎖模產(chǎn)生超快脈沖的理想特性。”由此可見由于輸出的光譜頻帶很寬，因此用綠寶石激光器也可以作本發(fā)明中的一種光源。除此之外，由于現(xiàn)代各種類型的激光器可以發(fā)出許多條分布在可見光和紅外、紫外區(qū)域的譜線，因此也可以同時使用幾種類型的激光器(例如紅寶石、YAG、釹玻璃等固體激光器和氣體、液體、化學(xué)、半導(dǎo)體激光器等，井且根據(jù)需要對它們的某些譜線進(jìn)行倍頻)發(fā)出的分布在上述光譜區(qū)域內(nèi)的包括盡可能多的譜線的脈沖激光來做光源。上述的這些光源可以連續(xù)發(fā)光，然后用總開關(guān)14控制使它們變成脈沖光，每一個光脈沖發(fā)光的同時由開關(guān)群16的N個比特的信號調(diào)制這個脈沖；下一次光脈沖再由下一批N個比特的信號去調(diào)制它，……當(dāng)然光源也可以是脈沖氙燈或者上述的同時包括多條譜線的各種激光等脈沖光源，這樣就不需要總開關(guān)14了；總而言之這光源的譜線應(yīng)該盡量寬；以便使(經(jīng)調(diào)制后的)一個脈沖中可以包括盡可能多的數(shù)字信號?？傞_關(guān)14可以使用現(xiàn)有的各類機(jī)械開關(guān)；或者利用電光效應(yīng)的各種開關(guān)，例如利用克爾效應(yīng)、普克爾效應(yīng)、法拉弟效應(yīng)等做成的開關(guān)，或者是可飽和染料開關(guān)等；甚至可以將這幾種開關(guān)結(jié)合起來使用。用于將光束色散的棱鏡或者光柵15的色散本領(lǐng)應(yīng)該比較大，這樣可以在屏上形成比較寬的光譜帶，以使這光譜帶上的開關(guān)群16中分布盡可能多的開關(guān)；開關(guān)群16中的各個開關(guān)也可以采用與總開關(guān)14相同的各類開關(guān)。在利用克爾效應(yīng)作開關(guān)群的時候，可以在一個裝滿能夠產(chǎn)生克爾效應(yīng)的液體(例如硝基苯等)的槽子中安放N個隔板，使它們互相隔絕，以便形成N個開關(guān)，用N對電線接在每一個被隔板分開來的N對電極板上，于是每一對電線就可以分別控制這N個電極板間的電場的產(chǎn)生與消失，從而決定著射來的譜線的通過與否狀態(tài)了。在利用普克爾效應(yīng)、法拉弟效應(yīng)、可飽和染料等作開關(guān)的時候，也可以使用與此類似的方法，即是說將可以產(chǎn)生上述各效應(yīng)的N個作用元件緊密地排在一起，如果在一排中排不下，也可以交錯排成兩排甚至是三排，以使它們“緊密”地排列在一起，以調(diào)制緊靠在一起的各條譜線。作用在開關(guān)群16上的信號應(yīng)該盡可能高速地調(diào)制開關(guān)群中的各個開關(guān)，可以讓N個比特的信號“同時”調(diào)制這N個開關(guān)，當(dāng)然也可以超高速地“依次”調(diào)制這N個開關(guān)；總之，無論怎樣調(diào)制它們，都必須使得在總開關(guān)14打開(或者是光源脈沖)的極短的時間內(nèi)將開關(guān)群16中的N個開關(guān)調(diào)制完畢。由于經(jīng)調(diào)制后的光束已經(jīng)沿水平方向色散開來，而沿鉛直方向幾乎沒有發(fā)散，因此會聚這光束的柱面透鏡就必須是特殊的，它沿水平和鉛直方向的曲率不同；當(dāng)然也可以同時使用用兩塊前后分布的沿水平和鉛直方向的曲率不同的柱面透鏡；這兩種柱面透鏡(組)都可以將光束分別沿水平方向和鉛直方向以不同的折射率會聚成一束圓形斷面，然后再由透鏡(組)、反射鏡(組)或者由透鏡與反射鏡結(jié)合而成的光學(xué)天線將這束光發(fā)射出去。接收光信號的光學(xué)天線也可以由透鏡(組)、反射鏡(組)或者透鏡與反射鏡透鏡結(jié)合而成。當(dāng)然也可以用上述的特殊的柱面透鏡(組)將光束會聚后再通過光纖通訊線路來傳輸信息。在通訊應(yīng)用中，將接收天線或者光纖接收端收到的光脈沖用棱鏡(或者光柵)色散到一個屏幕上以后，就可以讀取(即解調(diào))脈沖反映在屏幕上面的信息了。在將信息記錄到彩色信息記錄介質(zhì)上時，可以用“直接曝光法”經(jīng)調(diào)制后的光用上述的特殊的柱面透鏡(組)會聚后直接射到象磁卡一樣的長方形的“光卡”的信息記錄介質(zhì)的一個點上，使它曝光，每曝光一個點，這光卡就沿橫向移動一段微小的距離，當(dāng)一排光點曝光完后再沿縱向移動一小段距離使下一排曝光……這光卡的移動可以通過縱向和橫向的步進(jìn)電機(jī)等伺服機(jī)構(gòu)來完成。直接曝光法也可以用于使圓盤狀的信息記錄介質(zhì)上的各點曝光，每曝光一次伺服機(jī)構(gòu)就使這圓盤就從中心向外移動一小段距離，同時轉(zhuǎn)一個很小的角度，其運動軌跡就好象一個半徑從中心向外不斷增大并且不斷旋轉(zhuǎn)的阿基米德螺旋線，這樣就可以使整個這種特殊的“光盤”上出現(xiàn)阿基米德螺旋線狀的(好象現(xiàn)有的光盤一樣的)光點了。如果經(jīng)開關(guān)群16調(diào)制后的光束在水平方向的寬度太大而難以用特殊的柱面透鏡(組)會聚時，也可以用“間接曝光法”也就是將調(diào)制過的光投射到一個反光屏上，然后用一架裝有上述的光卡的特殊照相機(jī)拍攝這個屏，相機(jī)的透鏡(組)也應(yīng)該象上述的特殊柱面透鏡(組)一樣沿水平和鉛直方向的曲率不同，這樣就可以將光束分別沿水平方向和鉛直方向以不同的折射率會聚成一束圓形斷面光而到達(dá)膠片上形成一個近似的小方點，這相機(jī)的特殊快門每次只讓這光卡上的一個點曝光，每拍攝一個點，光卡就沿橫向移動一段微小的距離，當(dāng)光卡上的一排光點拍攝完后再沿縱向移動一小段距離……同樣這光卡的移動也可以通過縱向和橫向的步進(jìn)電機(jī)等伺服機(jī)構(gòu)來完成，于是這樣就可以使這特殊的光卡上的每一點都能夠曝光了。在間接曝光中當(dāng)然也可以將這些脈沖拍攝到一個上述的“光盤”上，這種特殊的照相機(jī)的透鏡(組)也應(yīng)該同樣將光束分別沿水平方向和鉛直方向以不同的折射率會聚成一束圓形斷面光而到達(dá)光盤上形成一個近似的小方點，相機(jī)上只有一個小孔用于使光盤上的一個小點曝光，每曝光一次伺服機(jī)構(gòu)就使光盤相對這小孔移動一小段距離，同時轉(zhuǎn)一個很小的角度，其運動軌跡就好象一個半徑從中心向外不斷增大并且不斷旋轉(zhuǎn)的阿基米德螺旋線，這樣就可以使整個光盤上出現(xiàn)阿基米德螺旋線狀的(好象現(xiàn)有的光盤一樣)光點了。如前所述上述的經(jīng)調(diào)制后再經(jīng)特殊柱面透鏡(組)會聚后的光也可以先通過一個半透反射鏡，將一部分光用于通訊中的發(fā)射，另一部分光同時用于使信息記錄介質(zhì)曝光，從而邊發(fā)射邊記錄信息；在接收天線或者光纖的終端也可以用一個半透反射鏡將收到的光一分為二，邊接收邊記錄。讀取光卡上的信息時，用透鏡(組)會聚與記錄光卡上信息時的光源的譜線性質(zhì)完全相同的光源照射光卡上的每一個點，同時令光卡沿橫向和縱向移動，就好象顯象管中的掃描運動一樣，當(dāng)然這光卡的移動也可以通過縱向和橫向的步進(jìn)電機(jī)等伺服機(jī)構(gòu)來完成；然后將點的反射(對于相片)或者透射(對于正片)光(根據(jù)需要再通過一個望遠(yuǎn)鏡放大后)用棱鏡(或者光柵)色散后投射到一個屏幕上。讀取光卡上的信息的另一種方法是讓光卡不動而用上述的讀取光束來掃描光卡上的每一個點；掃描這些光點的光束偏轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)可以是機(jī)械式的(例如旋轉(zhuǎn)多面體反射鏡的方法，使用光學(xué)纖維的光偏轉(zhuǎn)裝置)；可以是電-光效應(yīng)的(例如將許多KDP晶體的棱鏡排列后加電場使光束偏轉(zhuǎn)的方法)；也可以是電-聲效應(yīng)的(例如以掃描信號驅(qū)動裝滿液體的超聲波換能器而使光束偏轉(zhuǎn)的方法)；同樣將光卡上的反射(對于相片)或者透射(對于正片)光(根據(jù)需要再通過一個望遠(yuǎn)鏡放大后)用棱鏡(或者光柵)色散后投射到一個屏幕上。由于用這種掃描方式讀取這種光卡時沒有現(xiàn)有的光盤那種旋轉(zhuǎn)運動，因此也就不會象普通光盤一樣被磨損劃傷了。用上述的這兩種方法將光卡上點的光譜色散到一個屏幕上以后，就可以讀取(即解調(diào))屏幕上面的信息了。讀取本發(fā)明中的特殊的(彩色)光盤的方法與現(xiàn)有的光盤的類似讓這光盤旋轉(zhuǎn)，并會聚一束可以沿直徑方向移動的與寫入信息時光譜性質(zhì)完全相同的光源來照射光盤上的點，然后將它的反射或者透射光(根據(jù)需要再通過一個望遠(yuǎn)鏡放大后)用棱鏡(或者光柵)色散后就可以讀取(即解調(diào))屏幕上的信息了。如前所述對于上述的既可以記錄又可以重寫(數(shù)字)信息的“讀寫”存儲器中的特殊的彩色顯示器上各點的信息的讀取方法是用可以作掃描運動的透鏡(組)來會聚屏幕上需要讀取的點(掃描這些光點的光束偏轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)與上述的相同，即可以是機(jī)械式的，電-光效應(yīng)的，電-聲效應(yīng)的)，并使這會聚的光通過棱鏡(或者光柵)色散后投射到一個屏幕上以便讀取(即解調(diào))上面各點的信息。讀取上述的光學(xué)接收天線、光纖、光卡、光盤和顯示器經(jīng)棱鏡(或者光柵)色散后投射到屏幕上的信息的方法是相同的，這方法有兩種第一種類似于條形碼掃描的方式，用一個裝備有光電倍增型探測器(例如光電管、光電倍增管等)或者光電導(dǎo)探測器(例如光電壓控測器、光敏電阻、半導(dǎo)體探測器等)的接收望遠(yuǎn)鏡來掃描并探測屏幕上各譜線的光強，對于不同的譜線波段(例如紅外、可見、紫外等波段)，可以同時分別使用上述的幾種不同種類的探測器；這些探測器接收各譜線反射回來的光；當(dāng)某一譜線上有光的時候，光電探測裝置中就有電流通過，而當(dāng)某一譜線為黑線的時候，探測裝置中就沒有電流通過，根據(jù)電流的有無就可以讀取(即解調(diào))屏幕上的光譜中所包括的許多個1和0這兩種數(shù)字信息了。掃描這些光點的光束偏轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)可以是機(jī)械式的(例如旋轉(zhuǎn)多面體反射鏡的方法，使用光學(xué)纖維的光偏轉(zhuǎn)裝置)；可以是電-光效應(yīng)的(例如將許多KDP晶體的棱鏡排列后加電場使光束偏轉(zhuǎn)的方法)；也可以是電-聲效應(yīng)的(例如以掃描信號驅(qū)動裝滿液體的超聲波換能器而使光束偏轉(zhuǎn)的方法)。另外一種讀取的方法是直接在一個接收色散光譜的屏幕上緊密地(或者分前后幾排交散開來)排列若干個光電倍增型探測器(例如光電管、光電倍增管等)、光電導(dǎo)探測器(例如光電壓探測器、光敏電阻、半導(dǎo)體探測器等)，對于不同的譜線波段(例如紅外、可見、紫外等波段)，可以同時分別使用上述的幾種不同種類的探測器；當(dāng)某一譜線上有光的時候，這位置上的光電探測裝置中就有電流通過，而當(dāng)某一譜線為黑線的時候，該位置上的光電探測裝置中就沒有電流通過，根據(jù)各個光電探測裝置內(nèi)電流的有無就可以讀取(即解調(diào))每個光脈沖所包括的許多個1和0這兩種數(shù)字信息了。信息記錄介質(zhì)可以用現(xiàn)在的各類彩色正片、負(fù)片或者一次成象的膠片，當(dāng)然也可以專門研制一種可以記錄紅外、可見光和紫外光的色彩還原準(zhǔn)確的特殊信息記錄介質(zhì)。負(fù)片經(jīng)擴(kuò)印后的面積比正片大，可以用兩張經(jīng)擴(kuò)印后的相片背對背地粘在一起，使其信息量增為兩倍；一次成象膠片的優(yōu)點是曝光后只要用白光照射后就可以讀取上面的信息了。為了保護(hù)這種光卡或者光盤上的信息，可以將它們粘合到一層不易變形的金屬片、玻璃片、塑料片等硬介質(zhì)上，其表面還可以復(fù)蓋一層防止摩損的硬質(zhì)透明保護(hù)膜。上述的光卡或者光盤的復(fù)制非常方便，如果這種信息記錄介質(zhì)是負(fù)片，那么只要用底片擴(kuò)印就行，如果是正片，也只要用一般的正片拷貝法就可以復(fù)制它們了。權(quán)利要求1.一種利用光的色散原理將(包括紅外、可見光和紫外光的廣義的)脈沖白光束或者同時使用多種類激光器發(fā)出的分布在上述光譜范圍內(nèi)的有許多根譜線的混合脈沖激光束分解成一條(廣義的)彩色光譜帶，用需要傳輸或者記錄的(數(shù)字)信號中的許多個比特(Bit)的二進(jìn)制數(shù)字信號去調(diào)制一個開關(guān)群中的各個開關(guān)從而控制光譜上各種顏色譜線的通過與否，利用因此而產(chǎn)生的上面分布有許多根不同顏色的亮線和黑線的彩色光譜來代表許多個比特的二進(jìn)制數(shù)字的方法；讀取這些信息也利用類似的色散原理。其特征在于經(jīng)過這種方法調(diào)制的“一個”光脈沖可以“同時”代表或者說包含許多個比特的數(shù)字信號；本方法既可以用于超高速(數(shù)字)通訊也可以用于(數(shù)字)信息的高密度記錄和重放；當(dāng)然這兩種功能也可以同時起作用。2.如權(quán)利要求項1所述的方法，其特征是一只會聚反射鏡將光源的各次脈沖光經(jīng)一窄縫后通過一個總開關(guān)再會聚到一個棱鏡(或者光柵)上，經(jīng)它色散后的光再經(jīng)一個由N(N＞1)個緊密地排列在一起的開關(guān)組成的開關(guān)群用需要發(fā)射或(和)記錄的(數(shù)字)信號來調(diào)制，經(jīng)調(diào)制后的光用光學(xué)天線發(fā)射或者會聚起來通過光纖發(fā)射后用于通訊，接收信號的光學(xué)天線或者光纖接收到光束后用棱鏡(或者光柵)將光進(jìn)行色散，根據(jù)屏上出現(xiàn)的光譜線上各個亮線和黑線的位置來讀取(即解調(diào))每個脈沖所同時代表的許多個比特的二進(jìn)制數(shù)字；經(jīng)調(diào)制后的光也可以會聚起來讓信息記錄介質(zhì)曝光，經(jīng)沖洗使上面的不同顏色的光點顯示出來；用一束與發(fā)射時的光譜性質(zhì)完全相同的光照射這介質(zhì)上的每一個點，同樣根據(jù)屏上出現(xiàn)的光譜線的上各個亮線和黑線的位置來讀取(即解調(diào))每個光點經(jīng)色散后所同時代表的許多個比特的二進(jìn)制數(shù)字；發(fā)射或者接收上述的經(jīng)調(diào)制后的光也可以先通過一個半透反射鏡，將一部分光用于通訊，另一部分光同時用于使信息記錄介質(zhì)曝光，從而邊通訊邊記錄信息。3.如權(quán)利要求項1、2所述的方法，其特征是光源可以用任何一種現(xiàn)有的發(fā)出包括紅外、可見和紫外光的連續(xù)光譜的人工光源(例如白熾燈、日光燈、碘鎢燈、鹵素?zé)?、氙燈?；可以用激光脈沖聚入液體中而產(chǎn)生的白光；可以用寬光譜帶的綠寶石激光器；還可以同時用幾種類型的激光器(例如紅寶石、YAG、釹玻璃等固體激光器和氣體、液體、化學(xué)、半導(dǎo)體激光器等，并且根據(jù)需要對它們的某些譜線進(jìn)行倍頻)發(fā)出的分布在上述光譜區(qū)域內(nèi)的包括盡可能多的譜線的脈沖激光來做光源?？傞_關(guān)可以使用現(xiàn)有的各類機(jī)械開關(guān)；或者利用電光效應(yīng)的各種開關(guān)，例如利用克爾效應(yīng)、普克爾效應(yīng)、法拉弟效應(yīng)等做成的開關(guān)；或者是用可飽和染料開關(guān)等；甚至可以將這幾種開關(guān)結(jié)合起來使用。用于將光束色散的棱鏡或者光柵的色散本領(lǐng)比較大。開關(guān)群中的各個開關(guān)也可以采用與總開關(guān)相同的各類開關(guān)，可以根據(jù)需要將這些開關(guān)群中的各開關(guān)分成兩排甚至是三排交替開來，從而使它們“緊密”地排在一起。在利用克爾效應(yīng)作開關(guān)群的時候，可以在一個裝滿能夠產(chǎn)生克爾效應(yīng)的液體(例如硝基苯等)的槽子中安放N個隔板，使它們互相隔絕，以便形成N個開關(guān)，用N對電線接在每一個被隔板分開來的N對電極板上來分別控制這N個電極板間的電場的產(chǎn)生與消失，從而決定著射來的譜線的通過與否狀態(tài)。在利用普克爾效應(yīng)、法拉弟效應(yīng)、可飽和染料等開關(guān)的時候，也可以使用與此類似的方法，即是說將可以產(chǎn)生上述各效應(yīng)的作用元件緊密地排在一起，如果在一排中排不下，也可以交錯排成兩排甚至是三排，以使它們“緊密”地排列在一起，以調(diào)制緊靠在一起的各條譜線。經(jīng)調(diào)制后的光用對于光束的水平方向和鉛直方向的折射程度不一樣的特殊柱面透鏡(也可以用兩塊正交的曲率不同的柱面透鏡將光束分別沿水平方向和鉛直方向以不同的折射率會聚)會聚起來，這會聚后的光束可以用透鏡(組)、反射鏡(組)或者透鏡與反射鏡結(jié)合而成的光學(xué)天線或者光纖將它們發(fā)射出去；可以用于使信息記錄介質(zhì)曝光，也可以通過半透反射鏡后同時用于通訊和信息的記錄。4.如權(quán)利要求項1、2、3所述的方法，其特征是；經(jīng)調(diào)制后的光被會聚起來后，用透鏡(組)、反射鏡(組)或者透鏡與反射鏡結(jié)合而成的光學(xué)天線發(fā)射出去，與發(fā)射天線結(jié)構(gòu)相似的接收天線再將這一系列不同顏色的脈沖光會聚到棱鏡(或者光柵)上進(jìn)行色散，并且根據(jù)每個脈沖的光譜線上各個亮線和黑線的位置讀取(即解調(diào))這譜線上所同時代表的許多個比特的二進(jìn)制數(shù)字。這種方法可以用于建立在高山上的地面站之間、地而站與飛行器或者衛(wèi)星之間、飛行器與飛行器或者飛行器與衛(wèi)星之間，衛(wèi)星與衛(wèi)星之間等的高速(數(shù)字)通訊。5.如權(quán)利要求項1、2、3所述的方法，其特征是經(jīng)調(diào)制后的光被會聚起來后用光導(dǎo)纖維發(fā)射出去，接收端再將這一系列不同顏色的脈沖光會聚到棱鏡(或者光柵)上進(jìn)行色散，并且根據(jù)每個脈沖的光譜線上各個亮線和黑線的位置讀取(即解調(diào))譜線上所同時代表的許多個比特的二進(jìn)制數(shù)字；這種特殊的方法既可以用于幾百幾千公里距離遠(yuǎn)的光纖通訊，也可以用于計算機(jī)和其他電子設(shè)備內(nèi)部幾米距離內(nèi)的數(shù)字高速通信。6.如權(quán)利要求項1、2、3中所述的方法，其特征是經(jīng)調(diào)制后的光被會聚起來后，用于使彩色信息記錄介質(zhì)上的一個個點曝光，從而使每個點上記錄許多個比特的信號；將這彩色記錄載體去沖洗顯影定影，它的上面出現(xiàn)的每一個顏色不同的光點都代表著N個比特的數(shù)字信息。曝光有直接法經(jīng)調(diào)制后的光用水平方向和鉛直方向的折射程度不一樣的特殊柱面透鏡將光束會聚(也可以用兩塊正變的曲率不同的柱面透鏡將光束分別沿水平方向和鉛直方向以不同的折射率會聚)成一個小方形點后直接射到長方形的“光卡”的信息記錄介質(zhì)的一個點上使它曝光，每曝光一個點，就橫向移動一段微小的距離，一排光點曝光完后再沿縱向移動一小段距離；這光卡的移動可以通過縱向和橫向的步進(jìn)電機(jī)等伺服機(jī)構(gòu)來完成。曝光還有間接法，將經(jīng)棱鏡(或者光柵)色散后的光投射到一個反光屏上，然后用一架裝有光卡的相機(jī)拍攝這個屏，這相機(jī)的一組沿水平和鉛直方向曲率不同的特殊柱面透鏡(組)將光束分別沿水平方向和鉛直方向以不同的折射率會聚到光卡上形成一個小方點，它的特殊快門每次只讓一個點曝光，每拍攝一個點，光卡就沿橫向移動一段微小的距離，一排光點拍攝完后再沿縱向移動一小段距離；這光卡的移動也通過縱向和橫向的步進(jìn)電機(jī)等伺服機(jī)構(gòu)來完成。讀取光卡上的信息時，用透鏡(組)會聚與記錄光卡上信息時的光源的譜線性質(zhì)完全相同的光源照射光卡上的每一個點，同時令光卡沿橫向和縱向移動，光卡的移動也可以通過縱向和橫向的步進(jìn)電機(jī)等伺服機(jī)構(gòu)來完成；燃后將點的反射(對于相片)或者透射(對于正片)光(根據(jù)需要再通過一個望遠(yuǎn)鏡放大后)用棱鏡(或者光柵)色散后投射到一個屏幕上。讀取信息的另種方法是讓光卡不動而用上述的讀取光束來掃描光卡上的每一個點；掃描這些光點的光束偏轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)可以是機(jī)械式的(例如旋轉(zhuǎn)多面體反射鏡的方法，使用光學(xué)纖維的光偏轉(zhuǎn)裝置)；可以是電-光效應(yīng)的(例如將許多KDP晶體的棱鏡排列后加電場使光束偏轉(zhuǎn)的方法)；也可以是電-聲效應(yīng)的(例如以掃描信號驅(qū)動裝滿液體的超聲波換能器而使光束偏轉(zhuǎn)的方法)；同樣將光卡上的反射(對于相片)或者透射(對于正片)光(根據(jù)需要再通過一個望遠(yuǎn)鏡放大后)用棱鏡(或者光柵)色散后投射到一個屏幕上。光卡可以用現(xiàn)有的各類彩色正片、負(fù)片或者一次成象的膠片，用也可以專門研制的可以記錄紅外、可見光和紫外光的色彩還原準(zhǔn)確的特殊信息記錄介質(zhì)?？梢杂脙蓮埥?jīng)擴(kuò)印后的相片背對背地粘在一起?？梢詫⒐饪ㄕ澈系揭粚硬灰鬃冃蔚慕饘倨?、玻璃片、塑料片等硬介質(zhì)上，其表面還可以復(fù)蓋一層防止摩損的硬質(zhì)透明保護(hù)膜。光卡的復(fù)制方法是如果是負(fù)片就用底片擴(kuò)印，如果是正片，就用一般的正片拷貝法。7.如權(quán)利要求項1、2、3中所述的方法，其特征是經(jīng)調(diào)制后的光被會聚起來后，用于使彩色信息記錄介質(zhì)上的一個個點曝光，從而使每個點上記錄許多個比特的信號；將這彩色記錄載體去沖洗顯影定影，它的上面出現(xiàn)的每一個顏色不同的光點都代表著N個比特的數(shù)字信息。曝光有直接法經(jīng)調(diào)制后的光用水平方向和鉛直方向的折射程度不一樣的特殊柱面透鏡將光束會聚(也可以用兩塊正交的曲率不同的柱面透鏡將光束分別沿水平方向和鉛直方向以不同的折射率會聚)成一個小方形點后直接使一個圓盤狀(即光盤)的信息記錄介質(zhì)上的點曝光，每曝光一次伺服機(jī)構(gòu)就使這圓盤就從中心向外移動一小段距離，同時轉(zhuǎn)一個很小的角度，其運動軌跡就好象一個半徑從中心向外不斷增大并且不斷旋轉(zhuǎn)的阿基米德螺旋線。間接曝光法；將經(jīng)棱鏡(或者光柵)色散后的光投射到一個反光屏上，然后用一架裝有圓盤形光盤的相機(jī)拍攝這個屏，這相機(jī)的一組沿水平和鉛直方向曲率不同的特殊柱面透鏡(組)將光束分別沿水平方向和鉛直方向以不同的折射率會聚成一個近似的小方點，相機(jī)上只有一個小孔用于使光盤上的一個小點曝光，每曝光一次伺服機(jī)構(gòu)就使光盤相對這小孔移動一小段距離，同時轉(zhuǎn)一個很小的角度，其運動軌跡就好象一個半徑從中心向外不斷增大并且不斷旋轉(zhuǎn)的阿基米德螺旋線。讀取這光盤時，讓這光盤旋轉(zhuǎn)，并會聚一束可以沿直徑方向移動的與寫入信息時光譜性質(zhì)完全相同的光源來照射光盤上的點，然后將它的反射或者透射光(根據(jù)需要再通過一個望遠(yuǎn)鏡放大后)用棱鏡(或者光柵)色散后到屏幕上。光盤可以用現(xiàn)有的各類彩色正片、負(fù)片或者一次成象的膠片，用也可以專門研制的可以記錄紅外、可見光和紫外光的色彩還原準(zhǔn)確的特殊信息記錄介質(zhì)?？梢杂脙蓮埥?jīng)擴(kuò)印后的相片背對背地粘在一起?？梢詫⒐獗P粘合到一層不易變形的金屬片、玻璃片、塑料片等硬介質(zhì)上，其表面還可以復(fù)蓋一層防止摩損的硬質(zhì)透明保護(hù)膜。光盤的復(fù)制方法是如果是負(fù)片就用底片擴(kuò)印，如果是正片，就用一般的正片拷貝法。8.如權(quán)利要求項1中所述方法的原理，其特征是用原始信號調(diào)制現(xiàn)有的顯示器中紅、綠、藍(lán)三色的光強比例，使三色經(jīng)適當(dāng)?shù)呐浔群笤谄聊簧闲纬筛鞣N顏色的點(顯示器屏幕上各點的這些三種顏色必須“重疊”在一起)，用可以作掃描運動的透鏡(組)來會聚屏幕上需要讀取的點(掃描這些光點的光束偏轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)與權(quán)利要求項6中所述的方法相同，即可以是機(jī)械式的，電-光效應(yīng)的，電-聲效應(yīng)的)，并使這會聚的光通過棱鏡(或者光柵)色散后投射到一個讀取屏幕上以便讀取(即解調(diào))上面各點的信息；當(dāng)原始信號不變的時候，顯示屏上的每個點就都保持原來的顏色；當(dāng)這顯示屏上某些區(qū)域內(nèi)記錄的數(shù)據(jù)需要改變的時候，原始信號掃描到這些區(qū)域時就改變原來的三色的光強比例，使這些區(qū)域上各點的顏色作相應(yīng)的改變，從而使上述用色散方法讀出來的這些點的信號也因此而改變，這方法可用做一種既可以讀又可以多次改寫的超大容量的信息存儲器。9.如權(quán)利要求項1、2、3、4、5、6、7、8所述的方法，這方法用于讀取上述的光學(xué)接收天線、光纖、光卡、光盤和顯示器的經(jīng)棱鏡(或者光柵)色散后投射到屏幕上的信息；這方法有兩種第一種類似于條形碼掃描的方式，用一個裝備有光電倍增型探測器(例如光電管、光電倍增管等)或者光電導(dǎo)探測器(例如光電壓探測器、光敏電阻、半導(dǎo)體探測器等)的接收望遠(yuǎn)鏡來掃描并探測屏幕上各譜線的光強，對于不同的譜線波段(例如紅外、可見、紫外等波段)，可以同時分別使用上述的幾種不同種類的探測器；這些探測器接收各譜線反射回來的光；當(dāng)某一譜線上有光的時候，光電探測裝置中就有電流通過，而當(dāng)某一譜線為黑線的時候，探測裝置中就沒有電流通過，根據(jù)電流的有無而讀取(即解調(diào))屏幕上的光譜中所包括的許多個1和0這兩種數(shù)字信息。掃描這些光點的光束偏轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)可以是機(jī)械式的(例如旋轉(zhuǎn)多面體反射鏡的方法，使用光學(xué)纖維的光偏轉(zhuǎn)裝置)；可以是電-光效應(yīng)的(例如將許多KDP晶體的棱鏡排列后加電場使光束偏轉(zhuǎn)的方法)；也可以是電-聲效應(yīng)的(例如以掃描信號驅(qū)動裝滿液體的超聲波換能器而使光束偏轉(zhuǎn)的方法)。另外一種讀取的方法是直接在一個接收色散光譜的屏幕上緊密地(或者分前后幾排交散開來)排列若干個光電倍增型探測器(例如光電管、光電倍增管等)、光電導(dǎo)探測器(例如光電壓探測器、光敏電阻、半導(dǎo)體探測器等)，對于不同的譜線波段(例如紅外、可見、紫外等波段)，可以同時分別使用上述的幾種不同種類的探測器；當(dāng)某一譜線上有光的時候，這位置上的光電探測裝置中就有電流通過，而當(dāng)某一譜線為黑線的時候，該位置上的光電探測裝置中就沒有電流通過，根據(jù)各個光電探測裝置內(nèi)電流的有無來讀取(即解調(diào))每個光脈沖所包括的許多個1和0這兩種數(shù)字信息。10.如權(quán)利要求項1、2、3、6、7、9所述的方法，其特征是用光卡或者光盤在電子計算機(jī)中用于記錄計算機(jī)文件(甚至于將計算機(jī)中常用的各種系統(tǒng)軟件和應(yīng)用軟件用這種光卡或者光盤記錄下來，而現(xiàn)有的硬磁盤只用來記錄用戶文件)，可以將一個經(jīng)過多次修改的用戶文件“多次”記錄在光卡或者光盤不同的區(qū)域上，從而忠實地反映出文件的每一次修改的歷史。全文摘要用色散原理將白光或多譜線的激光分解成一條彩色光譜帶,用N個比特的信號去調(diào)制一個開關(guān)群中的各個開關(guān),利用各開關(guān)形成的上面分布有亮線和黑線的光譜來“同時”代表N個比特數(shù)字信息;這些經(jīng)調(diào)制過的一系列光脈沖經(jīng)光學(xué)天線或光纖傳輸后就可用于衛(wèi)星與地面、衛(wèi)星之間、以及電子設(shè)備內(nèi)部的比現(xiàn)有的速度提高幾千倍的超高速通信;這光脈沖也可使信息記錄介質(zhì)曝光,從而得到一種記錄密度比現(xiàn)有磁盤、光盤高萬倍的記錄和讀取信息的方法。文檔編號G11B7/00GK1185617SQ9611722公開日1998年6月24日申請日期1996年12月19日優(yōu)先權(quán)日1996年12月19日發(fā)明者田景華申請人:田景華