超高密度超高速光信息存儲(chǔ)

前言

信息社會(huì)和知識(shí)經(jīng)濟(jì)對(duì)提高信息存儲(chǔ)容量的要求是永無(wú)止境的，超高密度大容量數(shù)據(jù)存儲(chǔ)始終是信息科學(xué)中不可缺少的研究課題，在國(guó)民經(jīng)濟(jì)建設(shè)、社會(huì)安全保障及軍事科學(xué)技術(shù)現(xiàn)代化中具有十分重要的地位。同時(shí)由于光存儲(chǔ)建立在光學(xué)、信息科學(xué)、材料科學(xué)、光化學(xué)、精密工程等多學(xué)科的基礎(chǔ)上，為科研人員提供了較大的技術(shù)選擇空間，有可能在激烈的國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)環(huán)境中實(shí)現(xiàn)跨越式發(fā)展。國(guó)家重大基礎(chǔ)研究（973）“新型超高密度超快速光信息存儲(chǔ)與處理的基礎(chǔ)研究”項(xiàng)目（簡(jiǎn)稱“光存儲(chǔ)項(xiàng)目”），是我國(guó)光信息存儲(chǔ)領(lǐng)域中迄今為止規(guī)模最大的基礎(chǔ)性研究經(jīng)費(fèi)投入。本項(xiàng)目于1999年9月啟動(dòng)，2004年11月完成并通過(guò)國(guó)家驗(yàn)收。項(xiàng)目所屬7個(gè)子課題共取得研究成果41項(xiàng)，其中19項(xiàng)重要成果通過(guò)部委組織正式鑒定，其中3項(xiàng)當(dāng)時(shí)被評(píng)價(jià)為“具有獨(dú)創(chuàng)性達(dá)到國(guó)際領(lǐng)先水平”，16項(xiàng)被評(píng)價(jià)為“達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平”，“為中國(guó)光盤產(chǎn)業(yè)發(fā)展開辟了一條具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的路線”。在研究工作中涌現(xiàn)出了一批優(yōu)秀青年學(xué)者，出版了專著11部，發(fā)表論文572篇，其中ScI收錄220篇，EI收錄198篇，占論文總數(shù)的73％。有若干篇論文被Angew.chem.Int.Ed（影響因子為8.43）和J.A.chem.Soc.（影響因子為6.52）等重要學(xué)術(shù)刊物采用?！叭舾尚滦凸夤δ懿牧系幕A(chǔ)研究和應(yīng)用探索”在光功能材料的合成機(jī)理研究方面取得重要突破，獲國(guó)家自然科學(xué)獎(jiǎng)二等獎(jiǎng)。有三部介紹新型光存儲(chǔ)原理與材料的專著分別獲第五屆國(guó)家圖書獎(jiǎng)提名獎(jiǎng)、第十屆全國(guó)優(yōu)秀科技圖書一等獎(jiǎng)和第十四屆中國(guó)圖書獎(jiǎng)。為了實(shí)現(xiàn)較完整的技術(shù)覆蓋，本項(xiàng)目共申報(bào)了中國(guó)發(fā)明專利136項(xiàng)，美、日、德等國(guó)發(fā)明專利7項(xiàng)。目前大部分專利均已授權(quán)，其中多波長(zhǎng)多階存儲(chǔ)及系統(tǒng)集成等專利被企業(yè)采用，與企業(yè)部門合作完成的存儲(chǔ)容量可擴(kuò)展至PB量級(jí)，持續(xù)數(shù)據(jù)傳輸率大于180MB／s的超大容量信息存儲(chǔ)系統(tǒng)，獲國(guó)家科技進(jìn)步獎(jiǎng)二等獎(jiǎng)。

內(nèi)容概要

本書主要介紹國(guó)家重點(diǎn)基礎(chǔ)研究“新型超高密度、超快速光信息存儲(chǔ)與處理的基礎(chǔ)研究”項(xiàng)目（項(xiàng)目編號(hào)：G199903300）的研究成果，由該項(xiàng)目首先科學(xué)家徐端頤教授等23位專家編寫而成。內(nèi)容涉及近代光學(xué)、光化學(xué)、材料科學(xué)、信息科學(xué)及精密工程等學(xué)科領(lǐng)域。主要包括：研究背景、課題設(shè)置、研究目標(biāo)和實(shí)施技術(shù)路線；超高密度體全息存儲(chǔ)、多波長(zhǎng)多階光信息存儲(chǔ)及其他以增加信息存儲(chǔ)空間為基礎(chǔ)的新型光信息存儲(chǔ)原理，存儲(chǔ)容量、響應(yīng)速度及可靠性的研究；以近場(chǎng)光學(xué)為基礎(chǔ)的各種超分辨率光存儲(chǔ)讀寫原理、光與介質(zhì)的相互作用及納米級(jí)界面控制中的物理問題；適用于上述超高密度光信息存儲(chǔ)原理的新型記錄介質(zhì)，包括各種新型晶體材料、聚合材料、有機(jī)－無(wú)機(jī)復(fù)合材料的分子結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、記錄參數(shù)特性及合成機(jī)理；超高速數(shù)據(jù)存儲(chǔ)與處理過(guò)程中，數(shù)據(jù)的多通道并行傳輸機(jī)理、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)格式、速度匹配數(shù)學(xué)模型及數(shù)據(jù)校驗(yàn)糾錯(cuò)算法；超大容量存儲(chǔ)系統(tǒng)集成中，高速運(yùn)動(dòng)伺服機(jī)構(gòu)微動(dòng)力學(xué)、納米精密測(cè)量、二元光學(xué)多功能器件、微光機(jī)電混合集成、虛擬鏡像光盤及容量超30TB存儲(chǔ)系統(tǒng)數(shù)據(jù)接交換口設(shè)計(jì)原理。

作者簡(jiǎn)介

徐端頤教授(博士生導(dǎo)師)，現(xiàn)任清華大學(xué)光盤國(guó)家工程研究中心主任，微細(xì)工程研究所所長(zhǎng), 全國(guó)光盤標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)主任委員,中國(guó)光存儲(chǔ)技術(shù)學(xué)會(huì)主席, 國(guó)家重點(diǎn)基礎(chǔ)研究“超高密度超快速光信息存儲(chǔ)”項(xiàng)目首席科學(xué)家及清華同方光盤股份有限公司的首席科學(xué)家。

書籍目錄

第一章  總論  第一節(jié)　項(xiàng)目研究背景  第二節(jié)　研究基礎(chǔ)、目標(biāo)及課題設(shè)置　第三節(jié)　實(shí)施技術(shù)路線及完成情況　參考文獻(xiàn)第二章  體全息光存儲(chǔ)　第一節(jié)　有限尺寸體光柵的二維耦合波理論及其算法　第二節(jié)　動(dòng)態(tài)散斑全息存儲(chǔ)原理與模型　第三節(jié)　光折變材料中全息存儲(chǔ)的熱固定　第四節(jié)　體全息圖像庫(kù)的光學(xué)相關(guān)識(shí)別算法　第五節(jié)　盤式體全息存儲(chǔ)系統(tǒng)　參考文獻(xiàn)第三章  近場(chǎng)光存儲(chǔ)　第一節(jié)　近場(chǎng)光學(xué)存儲(chǔ)機(jī)理　第二節(jié)　深亞微米飛行系統(tǒng)設(shè)計(jì)理論模型　第三節(jié)　近場(chǎng)光存儲(chǔ)動(dòng)態(tài)飛行實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)　參考文獻(xiàn)第四章  光子雙穩(wěn)態(tài)多波長(zhǎng)多階存儲(chǔ)　第一節(jié)　光子雙穩(wěn)態(tài)多波長(zhǎng)多階光存儲(chǔ)原理　第二節(jié)  多波長(zhǎng)多階存儲(chǔ)影響因素及無(wú)損讀出　第三節(jié)  多波長(zhǎng)多階存儲(chǔ)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)　第四節(jié)　調(diào)制編碼　第五節(jié)  單波長(zhǎng)多階光盤存儲(chǔ)驅(qū)動(dòng)器　第六節(jié)  超分辨率存儲(chǔ)　第七節(jié)  多波長(zhǎng)多階光盤復(fù)制與測(cè)試　參考文獻(xiàn)第五章  體全息超快速存儲(chǔ)材料　第一節(jié)　鈮酸鋰晶體中雙摻機(jī)理　第二節(jié)　鈮酸鋰晶體光折變新效應(yīng)　第三節(jié)　大尺寸光學(xué)級(jí)鈮酸鋰晶體的生長(zhǎng)技術(shù)I　第四節(jié)　大尺寸光學(xué)級(jí)鈮酸鋰晶體的生長(zhǎng)技術(shù)II　第五節(jié)　全息超快速存儲(chǔ)光聚合材料合成機(jī)理　參考文獻(xiàn)第六章  超分辨與光致變色記錄材料　第一節(jié)　學(xué)有機(jī)光致變色材料　第二節(jié)　有機(jī)光致變色信息存儲(chǔ)　第三節(jié)　有機(jī)光致變色材料的分子設(shè)計(jì)與合成　第四節(jié)　無(wú)機(jī)－有機(jī)復(fù)合光致變色薄膜　第五節(jié)　無(wú)機(jī)－無(wú)機(jī)復(fù)合光致變色材料　參考文獻(xiàn)第七章  高速數(shù)據(jù)傳輸與處理　第一節(jié)　基于光纖通道的高速數(shù)據(jù)傳輸　第二節(jié)　陣列式并行數(shù)據(jù)傳輸　第三節(jié)　速度匹配和雙頁(yè)緩存技術(shù)　第四節(jié)　浮動(dòng)校驗(yàn)組技術(shù)　第五節(jié)　網(wǎng)絡(luò)化光盤庫(kù)　第六節(jié)　基于人工免疫的系統(tǒng)安全機(jī)制　參考文獻(xiàn)第八章  超大容量光存儲(chǔ)系統(tǒng)集成　第一節(jié)　光盤庫(kù)存儲(chǔ)設(shè)備的性能解析模型　第二節(jié)　虛擬鏡像光盤技術(shù)與鏡象盤陣列模組　第三節(jié)　鏡像陣列模組　第四節(jié)　并行陣列控制器　第五節(jié)　器件的微型化及超大容量集成存儲(chǔ)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

章節(jié)摘錄

插圖：清華大學(xué)光電工程研究所和精密測(cè)試技術(shù)及測(cè)試儀器國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室擁有多座全息光學(xué)平臺(tái)及相應(yīng)的光學(xué)實(shí)驗(yàn)裝置、精密定位控制儀器、高對(duì)比度空間光調(diào)制器、紅外分光光度計(jì)、通用光學(xué)電子設(shè)備，可用于體全息存儲(chǔ)的自動(dòng)控制實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)。清華大學(xué)國(guó)家光盤工程研究中心擁有國(guó)際一流的光信息存儲(chǔ)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的模擬仿真系統(tǒng)和成套的光盤加工測(cè)試專用設(shè)備，用于光盤驅(qū)動(dòng)器關(guān)鍵部件及系統(tǒng)組裝的檢測(cè)設(shè)備，可進(jìn)行各種波長(zhǎng)與功率的激光器波面整型、合成、調(diào)制、探測(cè)及驅(qū)動(dòng)電路的設(shè)計(jì)試制。在研制光學(xué)頭、光盤驅(qū)動(dòng)器、光盤庫(kù)、光盤塔及光盤陣列的研究開發(fā)、系統(tǒng)設(shè)計(jì)方面，在國(guó)內(nèi)居領(lǐng)先地位，并在光學(xué)頭的微型化與集成化的預(yù)研工作中取得了顯著進(jìn)展，完成了激光會(huì)聚／分束、多通道聚焦的多功能器件、二元光學(xué)器件取代分束光柵、棱鏡和透鏡的多通道并行讀寫等系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與研制。利用清華大學(xué)微米納米研究中心的MEOMs加工技術(shù)及實(shí)驗(yàn)設(shè)備，完成了適用于微型光盤驅(qū)動(dòng)器光學(xué)頭使用的長(zhǎng)焦深透鏡、微型光電傳感器、微光開關(guān)以及信號(hào)處理系統(tǒng)的研制，為開展新型微型化光學(xué)頭的研究奠定了基礎(chǔ)。精密儀器系統(tǒng)光電工程研究所的近場(chǎng)光學(xué)研究小組于1998年完成了國(guó)家自然科學(xué)基金用于生物單分子探}貝0的近場(chǎng)掃描光學(xué)顯微術(shù)理論與方法的研究，在近場(chǎng)光學(xué)超衍射受限分辨率成像領(lǐng)域與日本SII基礎(chǔ)研究部合作，利用掃描近場(chǎng)光學(xué)顯微鏡系統(tǒng)完成了DNA單分子形貌像和熒光像探測(cè)的實(shí)驗(yàn)，掌握了近場(chǎng)探針、四分掃描管制作技術(shù)，用于全息光柵及納米顆粒介質(zhì)的探測(cè)，并進(jìn)行了多種光學(xué)結(jié)構(gòu)配置的近場(chǎng)分布和相互作用的理論數(shù)值分析計(jì)算，完成了近場(chǎng)存儲(chǔ)方案設(shè)計(jì)的研究。參加本項(xiàng)目研究的中國(guó)科學(xué)院感光化學(xué)研究所（現(xiàn)改名為中國(guó)科學(xué)院物理化學(xué)研究所）從1988年以來(lái)，開展了螺惡嗪、螺吡喃、俘精酸酐、二芳基乙烯和質(zhì)子轉(zhuǎn)移光致變色體系等材料的研究。在所承擔(dān)的國(guó)家“863”計(jì)劃，中國(guó)科學(xué)院重大和重點(diǎn)基礎(chǔ)研究項(xiàng)目以及國(guó)家基金委重點(diǎn)基金項(xiàng)目中均取得了重要進(jìn)展，分別于1993年和1998年完成了“光異構(gòu)化反應(yīng)及其應(yīng)用研究”和“有機(jī)光致變色學(xué)及其應(yīng)用研究”。研制出綠光、紅光敏感的光致變色材料以及對(duì)三種敏感的波長(zhǎng)（632nm、780nm和830nm）敏感的信息存儲(chǔ)樣盤。經(jīng)寫入、擦除循環(huán)實(shí)驗(yàn)，經(jīng)靜態(tài)測(cè)試表明，相對(duì)反射率已初步滿足信息記錄的要求。在無(wú)機(jī)、有機(jī)復(fù)合材料和納米材料的研究中取得了突破性進(jìn)展，并獲得了國(guó)家基金委重點(diǎn)基金資助。南開大學(xué)光子學(xué)中心、現(xiàn)代光學(xué)研究所、哈爾濱工業(yè)大學(xué)晶體材料研究所，在鈮酸鋰晶體材料的結(jié)構(gòu)、合成與生長(zhǎng)方面具有系統(tǒng)的理論與工程實(shí)現(xiàn)經(jīng)驗(yàn)，自制了多種晶體生長(zhǎng)設(shè)備，完成的高摻鎂鈮酸鋰晶體全息存儲(chǔ)材料，如圖1-13所不，使抗光損傷能力提高了兩個(gè)數(shù)量級(jí)以上。

編輯推薦

《超高密度超快速光信息存儲(chǔ)》是由遼寧科學(xué)技術(shù)出版社出版的。

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