專利名稱：均勻讀出疊層光波導(dǎo)三維數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器及其數(shù)據(jù)記錄方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是一種光存儲(chǔ)器件及其數(shù)據(jù)記錄方法，屬于光信息存儲(chǔ)技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
疊層光波導(dǎo)三維數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器及其數(shù)據(jù)記錄和讀取方法是一種光信息存儲(chǔ)技術(shù)，具體涉及利用多層平面光波導(dǎo)結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)信息的三維記錄和讀取的方法，疊層波導(dǎo)存儲(chǔ)器由多片平面光學(xué)波導(dǎo)疊合而成，每片波導(dǎo)又由記錄層、芯層和包層組成，波導(dǎo)的記錄層是光敏介質(zhì)，作為記錄層用于存儲(chǔ)數(shù)據(jù)芯層是非光敏介質(zhì)，作為選址層，用于傳導(dǎo)尋址光束包層也是非光敏介質(zhì)，作為隔離層抑制數(shù)據(jù)記錄和讀出時(shí)的層間串?dāng)_，記錄層、芯層、襯底的折射率分別為n1、n2、n3且滿足n1～n2＞n3。無(wú)論是單光束還是雙光束記錄，都是通過(guò)激光照射改變記錄層各處的物理性質(zhì)(如折射率變化)，造成很多微小的波導(dǎo)缺陷，從而記錄上“0”或“1”的信號(hào)。讀取時(shí)通過(guò)側(cè)面耦合的方式將尋址光耦合到各個(gè)芯層中，再用光電探測(cè)器收集波導(dǎo)缺陷發(fā)出的散射光讀取數(shù)據(jù)。尋址光耦合到哪一層波導(dǎo)的芯層中，哪一層波導(dǎo)記錄層中的信息就被讀出，從而使得多層數(shù)據(jù)能夠分別被讀出。
但該存儲(chǔ)器目前尚有一些缺陷首先，該存儲(chǔ)器的讀出方法利用的是波導(dǎo)缺陷的光散射效應(yīng)，由于波導(dǎo)表面散射光光強(qiáng)沿著尋址光束在芯層中的傳播方向呈指數(shù)衰減，這就使得尋址光剛耦合進(jìn)波導(dǎo)處的波導(dǎo)缺陷發(fā)出的散射光光強(qiáng)比波導(dǎo)末端處的散射光光強(qiáng)要強(qiáng)很多。由于散射光本身是比較弱的，那么經(jīng)過(guò)指數(shù)衰減后的波導(dǎo)末端處發(fā)出的散射光就不容易被光電探測(cè)器探測(cè)到。不僅如此，散射光光強(qiáng)的不均勻性對(duì)光電探測(cè)器的靈敏度提出了較高的要求，它要求光電探測(cè)器不僅能夠探測(cè)出波導(dǎo)前端較強(qiáng)的散射光，還要能夠探測(cè)出波導(dǎo)末端較弱的散射光。而且，由于存在著雜散光(波導(dǎo)本身不平整或其雜質(zhì)所產(chǎn)生的散射光)，如果波導(dǎo)末端光強(qiáng)較弱的話，光電探測(cè)器靈敏度需要提高的同時(shí)，整個(gè)系統(tǒng)的信噪比也是較低的，這對(duì)存儲(chǔ)器的性能將有較大影響。
其次，該存儲(chǔ)器的數(shù)據(jù)記錄方法采用的是通過(guò)強(qiáng)激光照射在記錄層中形成波導(dǎo)缺陷，從而記錄下數(shù)據(jù)。作為前提條件，這種記錄層材料在強(qiáng)激光照射下要發(fā)生物理性質(zhì)的改變，須采用光敏介質(zhì)甚至非線性材料，并且材料的折射率、透明度、硬度也要適宜才行，因此記錄層材料的可選余地較小。如果采用單光束記錄方法，記錄層采用微晶復(fù)合材料(如LiNbO3/PMMA或SBN/PMMA)的話，通過(guò)激光束加熱析出的納米微晶的粒徑與分布不易控制。還有人提出用微泡復(fù)合材料(如重氮鹽/熱塑性聚合物)，它的記錄機(jī)理是重氮鹽曝光時(shí)分解出氮?dú)猓酆衔锛訜嶙冘浐蟮獨(dú)馀蛎浶纬晌馀葑鳛楣馍⑸浣橘|(zhì)。它的缺點(diǎn)與微晶復(fù)合材料類似，微泡的大小與分布不易精確控制。不僅如此，所記錄的信息不易長(zhǎng)久保存，微晶和微泡材料放置時(shí)間久了會(huì)變形，影響信息的正確讀取。如果采用雙光束記錄方法，不可避免地存在數(shù)據(jù)擦除效應(yīng)(即讀出光會(huì)對(duì)原有記錄信息產(chǎn)生影響)。這些因素都會(huì)影響整個(gè)存儲(chǔ)器件的壽命。
再次，該存儲(chǔ)器能量利用不夠合理。尋址光從側(cè)面耦合進(jìn)波導(dǎo)后，有時(shí)在還沒(méi)有傳到波導(dǎo)末端處時(shí)其光強(qiáng)就已經(jīng)衰減至接近于零，這時(shí)波導(dǎo)末端處的數(shù)據(jù)就不能被讀出。而又有時(shí)尋址光能量大部分從波導(dǎo)末端處傳出，而不是被信息符散射出去，這樣能源的利用效率不高，發(fā)出的散射光很弱。
背景技術(shù)：
文件為(1)Z.C.Liang，T.Yang，H.Ming，J.P.Xie，A novel 3D multilayered waveguidememory.Proc.SPIE，4930，134(2002)。
(2)梁忠誠(chéng)，譚錫林，楊濤，疊層光波導(dǎo)三維數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器及單光束記錄和讀取方法，發(fā)明專利，公開號(hào)CN1412753A(2003)。
(3)梁忠誠(chéng)，謝勇，疊層光波導(dǎo)三維數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器及雙光束記錄和讀取方法，發(fā)明專利，公開號(hào)CN1404041A(2003)。

發(fā)明內(nèi)容
技術(shù)問(wèn)題本發(fā)明的目的是提供一種能夠使得信息讀出光，即波導(dǎo)缺陷發(fā)出的散射光在整個(gè)波導(dǎo)表面均勻的，且散射光強(qiáng)大小得到優(yōu)化的疊層光波導(dǎo)三維數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器及其數(shù)據(jù)記錄方法。
技術(shù)方案均勻讀出疊層光波導(dǎo)三維數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器是由多個(gè)光學(xué)薄膜結(jié)構(gòu)單元層層疊合而成，薄膜結(jié)構(gòu)單元分為兩層，分別稱為信息層和包層，信息層和包層都采用聚合物透明材料，信息層的折射率n1要大于包層的折射率n2。這樣層層疊合后，任一結(jié)構(gòu)單元中的信息層夾在了兩層包層的中間，這三層就組成了一個(gè)完整的波導(dǎo)結(jié)構(gòu)。在信息層的表面設(shè)有深度不同的信息符，信息符的深度隨著尋址光傳播方向逐漸加深。這就是均勻讀出疊層光波導(dǎo)三維數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的基本結(jié)構(gòu)。
均勻讀出疊層光波導(dǎo)三維數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的數(shù)據(jù)記錄方法采用模壓的方法，利用模具直接在信息層表面壓制深度不同的凹槽，再在凹槽中填注聚合物材料制成信息符，從而形成波導(dǎo)缺陷，每一個(gè)信息符代表一位數(shù)據(jù)位信息層制作好了之后，再覆蓋上一層包層，然后將多個(gè)這樣的薄膜結(jié)構(gòu)單元層層疊放、粘貼壓合。
信息層和包層的作用分別是信息層用于傳導(dǎo)尋址光束和記錄數(shù)據(jù)包層用于限光和隔離，抑制層間串?dāng)_。數(shù)據(jù)記錄采用模壓的方法先制出金屬模具，它帶有無(wú)數(shù)個(gè)高度按一定規(guī)律變化的微小凸起，高度的變化是為了使存儲(chǔ)器被讀出時(shí)發(fā)出的散射光均勻。加熱金屬模具，把模具上的微小凸起前端制成尖狀，利用模具直接在信息層表面壓制深度不同的凹槽，再在凹槽中填注信息符材料，該材料透明，但其折射率不同于信息層的折射率。信息層制作好了之后，再用涂布的方法在信息層表面涂上一層包層，或直接采用折射率適當(dāng)?shù)恼澈蟿┎牧媳旧碜鳛榘鼘?。然后層層疊放、粘合壓制、切割成型，從而制出器件。信息的讀取原理包括利用波導(dǎo)對(duì)光的空間約束作用實(shí)現(xiàn)層選址和利用波導(dǎo)缺陷的光散射效應(yīng)讀出數(shù)據(jù)。要讀取哪一層的數(shù)據(jù)就將光束從側(cè)面耦合進(jìn)入哪一信息層的波導(dǎo)中，尋址光被限制在該層波導(dǎo)內(nèi)傳播，但在信息符處產(chǎn)生散射。沿垂直于波導(dǎo)平面的方向觀察，數(shù)據(jù)是以發(fā)光點(diǎn)的形式以較大的反襯度在暗背景中顯示，可以用光電探測(cè)器通過(guò)光學(xué)成像系統(tǒng)收集這些信息符發(fā)出的散射光使其轉(zhuǎn)為電信號(hào)，即有散射光為信號(hào)“1”，無(wú)散射光為信號(hào)“0”。因?yàn)椴煌恢锰幍男畔⒎疃仁峭ㄟ^(guò)計(jì)算優(yōu)化設(shè)計(jì)好的，所以同一信息層上的信息符發(fā)出的散射光光強(qiáng)較強(qiáng)且大小相同。下面通過(guò)一個(gè)數(shù)學(xué)模型分析信息符深度隨著尋址光在波導(dǎo)中的傳播方向如何變化才能保證波導(dǎo)表面散射光強(qiáng)均勻且較強(qiáng)。由于尋址光每次只耦合到其中一層信息層波導(dǎo)中，所以只要研究單層波導(dǎo)即可，建立如圖3所示的模型。圖中矩形波導(dǎo)的長(zhǎng)度為L(zhǎng)，寬度為w，高度為h(h＜＜w)，在波導(dǎo)的上表面有很多信息符，這個(gè)矩形波導(dǎo)相當(dāng)于存儲(chǔ)器的其中一層信息層。光從側(cè)面均勻地入射到面積為S＝w·h的波導(dǎo)側(cè)面內(nèi)。建立如圖3所示的坐標(biāo)系，設(shè)z＝0處的傳導(dǎo)光強(qiáng)為I0，功率為P0。如果各個(gè)信息符的深度相同、分布均勻，則衰減系數(shù)k不變，根據(jù)光在波導(dǎo)中的衰減規(guī)律，傳導(dǎo)光將沿著光波前進(jìn)的方向按指數(shù)規(guī)律衰減，即I＝I0·e-kz其中k為衰減系數(shù)，I為沿Z軸某一截面?zhèn)鲗?dǎo)光的光強(qiáng)。
為了滿足整個(gè)波導(dǎo)表面的散射光強(qiáng)的均勻性，那么各處的衰減系數(shù)要沿著光波前進(jìn)方向而變化。這時(shí)，在z方向上任取一段很短的距離Δz(Δz＜＜L)，假設(shè)在w×Δz微小范圍內(nèi)表面散射光強(qiáng)及衰減系數(shù)都是均勻不變的，則在Δz兩端傳導(dǎo)光強(qiáng)的變化為ΔIz＝Iz-Ize-kΔz＝Iz(1-e-kΔz)其中Iz為這一小段波導(dǎo)的入射傳導(dǎo)光強(qiáng)，k為該段波導(dǎo)的衰減系數(shù)。
傳導(dǎo)光經(jīng)過(guò)這一小段波導(dǎo)所損失的光功率為ΔIz·S。如果不考慮波導(dǎo)吸收，那么這些損失的光功率將完全被散射出去。而由于波導(dǎo)正反兩面都有散射光漏出，所以從波導(dǎo)上表面漏出的光功率為μΔIz·S，其中μ為上表面漏光系數(shù)。這些光功率不是在w×Δz的所有范圍內(nèi)散射出來(lái)，它只在信息符所在的面積內(nèi)散射出來(lái)。
則該段波導(dǎo)的上表面散射光強(qiáng)為Isz＝ΔIz·μSI(awΔz)＝Iz(1-e-kΔz)·μwhI(awΔz)其中a為有效面積系數(shù)，即信息符所在面積與波導(dǎo)上表面總面積的比例。
設(shè)緊靠著這段波導(dǎo)的下一段長(zhǎng)度為Δz波導(dǎo)的衰減系數(shù)為k+Δk，則下一段Δz兩端傳導(dǎo)光強(qiáng)的變化為ΔI(z+Δz)＝Ize-kΔz(1-e-(k+Δk)Δz)此處波導(dǎo)的上表面散射光強(qiáng)為Is(z+Δz)＝Ize-kΔz(1-e-(k+Δk)Δz)·μwhI(awΔz)因?yàn)樵谡麄€(gè)波導(dǎo)表面散射光都是均勻的，所以Isz＝Is(z+Δz)，由上面兩個(gè)式子可得2e-kΔz-e-(2kΔz+ΔkΔz)＝1對(duì)上式級(jí)數(shù)展開，忽略二階以上高階小量，則2[1-kΔz+(kΔz)2/2！]-[1-2kΔz-ΔkΔz+Δz2(2k+Δk)2/2！]＝1即，(kΔz)2+ΔkΔz-Δz2(2k+Δk)2/2＝0方程兩邊同除以Δz2，則k2+Δk/Δz-(2k+Δk)2/2＝0在Δk、Δz都足夠小的情況下，上式可化為dkdz=k2]]>解此微分方程，考慮到z＝0時(shí)，k＝k0，可得k和z的關(guān)系式為k=k01-k0z]]>它們的關(guān)系圖如圖4所示。
可以看出，在z＝1/k0點(diǎn)處，k的值為無(wú)窮大，此處波導(dǎo)中的傳導(dǎo)光能量全部被耗散，該點(diǎn)后的波導(dǎo)中已沒(méi)有光傳播。所以只有當(dāng)波導(dǎo)長(zhǎng)度L在0＜L＜1/k0的范圍內(nèi)，整個(gè)波導(dǎo)表面的散射光強(qiáng)才有可能均勻如果波導(dǎo)長(zhǎng)度大于1/k0，即使衰減系數(shù)隨著z的變化而變化也不能保證整個(gè)波導(dǎo)表面散射光強(qiáng)的均勻性。在保證均勻性的情況下波導(dǎo)表面的散射光強(qiáng)大小由k0決定，要使光電探測(cè)器收集到的散射光強(qiáng)盡可能的大，k0應(yīng)越大越好但要使整個(gè)波導(dǎo)表面的散射光均勻，k0的值又不能很大。因此k0最好取在接近于1/L的某個(gè)值(考慮到k的變化幅度太大工藝上難以實(shí)現(xiàn))。
由于衰減系數(shù)與信息符的分布密度、波導(dǎo)厚度及信息符的深度有關(guān)。而信息符的分布密度從統(tǒng)計(jì)平均的角度考慮是各處相等的。波導(dǎo)的厚度的變化也是不太容易實(shí)現(xiàn)的。所以只有通過(guò)改變各處信息符的深度來(lái)改變各處衰減系數(shù)的大小。可以通過(guò)這種方法實(shí)現(xiàn)整個(gè)波導(dǎo)表面散射光強(qiáng)的均勻性。
有益效果信息符發(fā)出的散射光在波導(dǎo)存儲(chǔ)器表面是均勻的，光電探測(cè)器不需要很高的靈敏度，系統(tǒng)的信噪比更大。結(jié)構(gòu)較原先簡(jiǎn)化，記錄方法更容易實(shí)現(xiàn)，器件材料的選擇余地更大。此外，信息符的大小、分布可以精密控制，且不易變形，數(shù)據(jù)存放的時(shí)間更長(zhǎng)。模壓方法的采用有利于大規(guī)模生產(chǎn)，進(jìn)一步降低系統(tǒng)成本。而且通過(guò)對(duì)波導(dǎo)散射理論的研究，可計(jì)算出合適的信息符深度，使得光能量大部分從波導(dǎo)缺陷處散射出，而非從波導(dǎo)末端傳輸出，這樣可以提高能源的利用效率。


圖1是均勻讀出疊層光波導(dǎo)三維數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器截面示意圖。其中有入射光1，光電探測(cè)器2，信息符3，信息層4，包層5。
圖2是制作信息符流程示意圖。其中有信息符3，信息層4，凹槽6，模板7。
圖3是單層波導(dǎo)數(shù)學(xué)模型示意圖。
圖4是散射光均勻情況下衰減系數(shù)k和光傳播距離z的關(guān)系圖。
圖5是測(cè)量衰減系數(shù)實(shí)驗(yàn)裝置示意圖。其中有激光器8，凸透鏡9，狹縫10，矩形孔11，物鏡12，光功率計(jì)13，散射光14，波導(dǎo)樣品15，擋板16，標(biāo)尺17。
圖6是線性擬合光功率對(duì)數(shù)lnP1和光傳播距離z的示意圖。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明的均勻讀出疊層光波導(dǎo)三維數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的結(jié)構(gòu)為在信息層4上覆蓋一層包層5組成一個(gè)光學(xué)結(jié)構(gòu)薄膜單元，然后上下重疊放置信息層4和包層5組成的光學(xué)結(jié)構(gòu)薄膜單元，這樣信息層4及與其相鄰的兩層包層5就組成一個(gè)完整的波導(dǎo)結(jié)構(gòu)在信息層4的表面設(shè)有深度不同的信息符3，信息符3的深度隨著尋址光傳播方向逐漸加深，由此組合成均勻讀出疊層光波導(dǎo)三維數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器。信息層4、包層5和信息符3都采用聚合物透明材料，信息層4的折射率n1大于包層5的折射率n2，信息符3的折射率nD不同于信息層4的折射率n1。
下面提供一個(gè)實(shí)施本發(fā)明的例子。按如圖1所示的截面圖設(shè)計(jì)均勻讀出疊層光波導(dǎo)三維數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的基本結(jié)構(gòu)。數(shù)據(jù)記錄方法采用模壓的方法，如圖2所示。利用模具在信息層4表面壓制深度不同的凹槽6，再在凹槽6中填注聚合物材料制成信息符3，從而形成波導(dǎo)缺陷，每一個(gè)信息符3代表一位數(shù)據(jù)位信息層制作好了之后，再覆蓋一層包層5，然后層層疊放、粘貼壓合。存儲(chǔ)器的信息層材料采用PC(聚碳酸脂)，而包層材料采用PMMA(聚甲基丙烯酸甲脂)。它們的長(zhǎng)、寬都是5cm和1.5cm，厚度分別為80μm和10μm。信息符材料采用與包層材料相同，即也是PMMA。下面分析在在不同位置處信息符深度應(yīng)該設(shè)計(jì)為多少。
因?yàn)閷ぶ饭饷看螌ぶ分蝗肷涞狡渲幸粚硬▽?dǎo)內(nèi)，所以只研究單層波導(dǎo)。根據(jù)前面的推導(dǎo)，因?yàn)椴▽?dǎo)長(zhǎng)度為5cm，所以尋址光入射處波導(dǎo)的衰減系數(shù)可設(shè)計(jì)為接近于0.2cm-1，如0.18cm-1，這樣可有最大散射光能量被探測(cè)器接收。由式k=k01-k0z]]>得到不同位置處衰減系數(shù)k的值。那么衰減系數(shù)與該位置處信息符深度的關(guān)系是什么呢？
我們首先制作很多和以上所要研究的波導(dǎo)材料、大小都相同，但信息符深度各不相同的波導(dǎo)樣品。每一個(gè)樣品上信息符的深度都不隨長(zhǎng)度方向變化。信息符分布密度相同，是存儲(chǔ)器單層上信息符的平均密度。
設(shè)計(jì)如圖5所示的實(shí)驗(yàn)裝置。光源是650nm半導(dǎo)體激光器，為商用線準(zhǔn)直激光組件(常州萊塞光電技術(shù)有限公司)。組件出射的光束呈扇形平面，通過(guò)一凸透鏡準(zhǔn)直會(huì)聚后，再經(jīng)過(guò)一個(gè)1.5cm寬的狹縫，耦合入固定于平移調(diào)節(jié)臺(tái)上的樣品中。光電探測(cè)器件采用的是美國(guó)加州進(jìn)口的MODEL-460-1A型光功率計(jì)(最小量程為10-8W)。在光功率計(jì)的探頭下方有一塊擋板，擋板被挖了一個(gè)1×0.2cm2的矩形孔。將擋板緊靠在樣品上，被挖孔的長(zhǎng)邊對(duì)著光傳輸?shù)姆较??？字新┏龅纳⑸涔馔ㄟ^(guò)一個(gè)透鏡射到光功率計(jì)的探頭中。對(duì)照平移調(diào)節(jié)臺(tái)上的標(biāo)尺，沿著光的傳輸方向移動(dòng)擋板。記下各個(gè)位置處光功率計(jì)顯示的數(shù)值。然后將所得的數(shù)據(jù)輸入電腦，用Origin軟件進(jìn)行擬合和分析，如圖6所示。
由前面的推導(dǎo)可知，波導(dǎo)上表面距入射截面z處Δz微小長(zhǎng)度范圍內(nèi)的散射光功率為ΔPs＝μΔIz·S＝Iz(1-e-kΔz)·μwh＝μkwhI0e-kz·Δz＝μkP0e-kz·Δz寫成微分形式，即dPs＝μkswhI0e-kzdz＝μksP0e-kzdz設(shè)波導(dǎo)上表面矩形孔的其中一條長(zhǎng)邊對(duì)應(yīng)于標(biāo)尺上的z處，另一條長(zhǎng)邊對(duì)應(yīng)于標(biāo)尺上的(z+d)位置處，其中d為孔的寬度，d很小。則從孔中漏出的散射光功率為Pk=∫zz+ddPs=∫zz+dμksP0e-kzdz=μksP0k(e-kz-e-k(z+d))]]>=μksP0ke-kz(1-e-kd)≈μksP0ke-kz[1-(1-kd)]=μksP0de-kz]]>而真正被探測(cè)器接收到的只是在一定立體角度內(nèi)的散射光功率Pi＝aPk＝adμksP0e-kz其中a是比例系數(shù)，且a＜0。
可見，在孔的寬度不大的情況下，從光功率計(jì)接收到的光功率與傳導(dǎo)光強(qiáng)遵循相同的指數(shù)衰減規(guī)律，且衰減系數(shù)相同。
對(duì)上式兩邊取對(duì)數(shù)，則
lnP1＝-kz+ln(adμksP0)由此可見，如果通過(guò)線性擬合作出z和lnP1的直線，就可以根據(jù)直線斜率從實(shí)驗(yàn)中得出這個(gè)波導(dǎo)所用信息符深度所對(duì)應(yīng)的衰減系數(shù)k的值。
用不同的樣品分別進(jìn)行實(shí)驗(yàn)就可以得到不同信息符深度所對(duì)應(yīng)的衰減系數(shù)值，然后再進(jìn)行一次擬合。再根據(jù)前面所算出的不同位置處衰減系數(shù)值，得出信息符深度在不同位置處的值，從而保證信息層波導(dǎo)表面散射光強(qiáng)的均勻性。
信息層制作好了之后與包層疊合，壓制成形即可制成器件。器件所能疊合的最大層數(shù)由散射光強(qiáng)的大小，波導(dǎo)厚度，探測(cè)器的靈敏度以及材料本身性質(zhì)決定。
器件制作好了之后，用半導(dǎo)體激光器作為光源發(fā)出尋址光，通過(guò)移動(dòng)激光器和存儲(chǔ)器件的垂直相對(duì)位置，從側(cè)面進(jìn)行尋址，尋址光耦合到各個(gè)信息層中，相應(yīng)信息層中的信息符就會(huì)發(fā)出散射光，由于信息符深度隨著尋址光傳播方向變化，所以整個(gè)波導(dǎo)表面的散射光強(qiáng)能均勻分布。數(shù)據(jù)讀取根據(jù)光電探測(cè)器的不同可采用串行讀取或并行讀取。如采用光電倍增管或雪崩二極管，可用串行讀取的方法。先進(jìn)行尋道，通過(guò)移動(dòng)探測(cè)器和存儲(chǔ)器的水平相對(duì)位置將光電探測(cè)器前物鏡的焦點(diǎn)會(huì)聚到尋址光所照射的信息層表面的某一位置。如果該位置有信息符，則散射出來(lái)的光束由雪崩二極管或光電倍增管接收并轉(zhuǎn)化成電信號(hào)，因?yàn)樵搶悠渌畔⒎l(fā)出的散射光不會(huì)被物鏡聚焦到探測(cè)器，通過(guò)分析散射光的有無(wú)就能夠識(shí)別這個(gè)位置處有無(wú)信息符，然后移動(dòng)探測(cè)器和存儲(chǔ)器的水平相對(duì)位置使該信息層其它位置處的信息符被讀出，最后再對(duì)所獲得的信息進(jìn)行編碼等處理。如果采用CCD，可用并行讀取的方法，通過(guò)光學(xué)成像系統(tǒng)將信息符的發(fā)光點(diǎn)成像于CCD陣列獲取信息，這樣可以同時(shí)對(duì)多個(gè)信息符進(jìn)行讀取。
權(quán)利要求
1.一種均勻讀出疊層光波導(dǎo)三維數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，其特征在于該數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的結(jié)構(gòu)為在信息層(4)上覆蓋一層包層(5)組成一個(gè)光學(xué)結(jié)構(gòu)薄膜單元，然后上下重疊放置信息層(4)和包層(5)組成的光學(xué)結(jié)構(gòu)薄膜單元；在信息層(4)的表面設(shè)有深度不同的信息符(3)，信息符(3)的深度隨著尋址光傳播方向逐漸加深，由此組合成均勻讀出疊層光波導(dǎo)三維數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的均勻讀出疊層光波導(dǎo)三維數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，其特征在于信息層(4)、包層(5)和信息符(3)都采用聚合物透明材料，信息層(4)的折射率n1大于包層(5)的折射率n2，信息符(3)的折射率nD不同于信息層(4)的折射率n1。這樣信息層(4)及與其相鄰的兩層包層(5)就組成一個(gè)完整的波導(dǎo)結(jié)構(gòu)，而信息符(3)就形成波導(dǎo)缺陷。
3.一種如權(quán)利要求1所述的均勻讀出疊層光波導(dǎo)三維數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的數(shù)據(jù)記錄方法，其特征在于數(shù)據(jù)記錄采用模壓的方法，利用模具直接在信息層(4)表面壓制深度不同的凹槽(6)，再在凹槽(6)中填注聚合物材料制成信息符(3)，從而形成波導(dǎo)缺陷，每一個(gè)信息符(3)代表一位數(shù)據(jù)位；信息層制作好了之后，再選擇合適的包層材料，或直接采用粘合劑本身作為包層材料，然后層層疊放、粘貼壓合。
全文摘要
均勻讀出疊層光波導(dǎo)三維數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器是一種光存儲(chǔ)器件及其數(shù)據(jù)記錄方法，該數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的結(jié)構(gòu)為在信息層上覆蓋一層包層組成一個(gè)光學(xué)結(jié)構(gòu)薄膜單元，然后上下重疊放置信息層和包層組成的光學(xué)結(jié)構(gòu)薄膜單元，由于信息層的折射率大于包層的折射率，這樣信息層及與其相鄰的兩層包層就組成一個(gè)完整的波導(dǎo)結(jié)構(gòu)；在信息層的表面設(shè)有深度不同的信息符，信息符的深度隨著尋址光傳播方向逐漸加深，由此組合成均勻讀出疊層光波導(dǎo)三維數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器。記錄方法采用模壓的方法，利用模具直接在信息層表面壓制深度不同的凹槽，再在凹槽中填注聚合物材料制成信息符，從而形成波導(dǎo)缺陷，每一個(gè)信息符代表一位數(shù)據(jù)位；信息層制作好了之后，再選擇粘合劑作為包層的材料，然后層層疊放、粘貼壓合。
文檔編號(hào)G11C13/04GK1601628SQ200410065060
公開日2005年3月30日 申請(qǐng)日期2004年10月21日 優(yōu)先權(quán)日2004年10月21日
發(fā)明者楊濤, 蔡祥寶 申請(qǐng)人:南京郵電學(xué)院