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。
以全息存儲為基礎(chǔ)的三維存儲技術(shù)同時具有容量大、數(shù)據(jù)傳輸速度高、數(shù)據(jù)搜索時間短等優(yōu)良性能。三維體全息存儲技術(shù)以頁面全息圖的方式并行的在介質(zhì)的整個體積內(nèi)進行信息存儲和檢索(J.H.Hong et al.，Volume holographic memory systemstechniques and architectures，Optical Engineering 34(1995)2193)。理論估計存儲密度可達1013bits/cm3，數(shù)據(jù)傳輸速率可達到或超過109bits/s，讀取一個數(shù)據(jù)頁面(每頁包含高達106bits)的時間小于100μs。但現(xiàn)有的關(guān)于三維存儲器的研究通常利用綠光光源作為讀出光源，固定時間難以保證，并且不利于系統(tǒng)的小型化。
國內(nèi)外的光子存儲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)點是記錄時間短，同時可以保證讀出時光柵矢量匹配，其主要弱點在于光源體積太大，成本較高，不利于整個系統(tǒng)的集成，而且在讀出信息的同時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行熱固定或其他額外的固定方法，這樣會導(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，解決了光固定時間難以保證的難題，信息存儲時間長，使其更好地應(yīng)用于多媒體數(shù)據(jù)等信息存儲領(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器易于小型化，降低成本，寫入讀出過程簡單易用，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裝置包括寫入系統(tǒng)和讀出系統(tǒng)。寫入系統(tǒng)包括計算機、精密轉(zhuǎn)臺、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)包括計算機、精密轉(zhuǎn)臺、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)制器由計算機控制顯示所要存儲信息，光折變晶體被固定在精密轉(zhuǎn)臺上，精密轉(zhuǎn)臺由計算機控制可轉(zhuǎn)到需要的任意角度，CCD采集的圖象送回計算機進行處理。在使用綠光記錄紅光讀出時要使用相位失配調(diào)整器，以達到相位匹配的目的。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)作為三維全息存儲光盤材料，利用晶體的光折變特性進行全息存儲，采用綠光激光器(波長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，采用動態(tài)差分方法進行編碼解碼。
下面結(jié)合說明書附圖詳細描述本發(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、由計算機112控制將存儲文件進行編碼，形成編碼圖形，并控制空間光調(diào)制器104產(chǎn)生編碼圖像或存儲圖像(若直接存儲圖像)；II、寫入時用綠光激光器(波長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、記錄完畢后由計算機控制轉(zhuǎn)臺109轉(zhuǎn)動角度進行下一存儲圖像的存儲。從而達到存儲多頁全息圖的目的。
(二)讀出過程(圖2)I、由計算機206控制轉(zhuǎn)臺203轉(zhuǎn)到所需角度，用半導(dǎo)體激光器200(波長650～690nm，典型波長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，通過計算機進行解碼并還原成計算機文件；II、計算機控制轉(zhuǎn)臺203轉(zhuǎn)動到下一角度讀取原來存儲的圖像(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時間遠長于一百年(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，即紅光讀出時存儲壽命＞＞100年，t2＝769.2328秒(綠光讀出時存儲壽命)，綠光擦除與寫入時間比＞10∶1，同時提高了系統(tǒng)的集成度和信息讀出的信噪比。仍然采用國際上慣用的藍綠光寫入，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)原存儲圖像，使之可以實用化。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；讀出光波長遠離寫入光波長，在讀出過程中幾乎沒有對信息的擦除作用，采用這種技術(shù)信息存儲壽命將遠大于一百年，巧妙的解決了信息固定的難題；同時由于光柵矢量的失配，會大大抑制寫入的噪音柵的讀出，進一步提高圖像的信噪比，實現(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，也大大降低了整個系統(tǒng)的造價。
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為670nm。
全文摘要
本發(fā)明屬信息存儲。將紅光半導(dǎo)體激光器用作三維全息存儲裝置中的讀出光源。本發(fā)明包括計算機、精密轉(zhuǎn)臺、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(650—690nm,典型波長670nm)遠離寫入光的波長,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)有存儲器用原寫入光源讀出的一些弱點,大大壓縮了系統(tǒng)的尺寸,使信息存儲壽命遠大于一百年,解決了信息固定的難題。
文檔編號G11B11/00GK1274916SQ0012109
公開日2000年11月29日 申請日期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, 唐柏權(quán), 張光寅 申請人:南開大學