超高密度超高速光信息存儲

前言

信息社會和知識經(jīng)濟對提高信息存儲容量的要求是永無止境的，超高密度大容量數(shù)據(jù)存儲始終是信息科學中不可缺少的研究課題，在國民經(jīng)濟建設、社會安全保障及軍事科學技術(shù)現(xiàn)代化中具有十分重要的地位。同時由于光存儲建立在光學、信息科學、材料科學、光化學、精密工程等多學科的基礎上，為科研人員提供了較大的技術(shù)選擇空間，有可能在激烈的國際競爭環(huán)境中實現(xiàn)跨越式發(fā)展。國家重大基礎研究（973）“新型超高密度超快速光信息存儲與處理的基礎研究”項目（簡稱“光存儲項目”），是我國光信息存儲領(lǐng)域中迄今為止規(guī)模最大的基礎性研究經(jīng)費投入。本項目于1999年9月啟動，2004年11月完成并通過國家驗收。項目所屬7個子課題共取得研究成果41項，其中19項重要成果通過部委組織正式鑒定，其中3項當時被評價為“具有獨創(chuàng)性達到國際領(lǐng)先水平”，16項被評價為“達到國際先進水平”，“為中國光盤產(chǎn)業(yè)發(fā)展開辟了一條具有自主知識產(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）等重要學術(shù)刊物采用?！叭舾尚滦凸夤δ懿牧系幕A研究和應用探索”在光功能材料的合成機理研究方面取得重要突破，獲國家自然科學獎二等獎。有三部介紹新型光存儲原理與材料的專著分別獲第五屆國家圖書獎提名獎、第十屆全國優(yōu)秀科技圖書一等獎和第十四屆中國圖書獎。為了實現(xiàn)較完整的技術(shù)覆蓋，本項目共申報了中國發(fā)明專利136項，美、日、德等國發(fā)明專利7項。目前大部分專利均已授權(quán)，其中多波長多階存儲及系統(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容量可擴展至PB量級，持續(xù)數(shù)據(jù)傳輸率大于180MB／s的超大容量信息存儲系統(tǒng)，獲國家科技進步獎二等獎。

內(nèi)容概要

本書主要介紹國家重點基礎研究“新型超高密度、超快速光信息存儲與處理的基礎研究”項目（項目編號：G199903300）的研究成果，由該項目首先科學家徐端頤教授等23位專家編寫而成。內(nèi)容涉及近代光學、光化學、材料科學、信息科學及精密工程等學科領(lǐng)域。主要包括：研究背景、課題設置、研究目標和實施技術(shù)路線；超高密度體全息存儲、多波長多階光信息存儲及其他以增加信息存儲空間為基礎的新型光信息存儲原理，存儲容量、響應速度及可靠性的研究；以近場光學為基礎的各種超分辨率光存儲讀寫原理、光與介質(zhì)的相互作用及納米級界面控制中的物理問題；適用于上述超高密度光信息存儲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－無機復合材料的分子結(jié)構(gòu)設計、記錄參數(shù)特性及合成機理；超高速數(shù)據(jù)存儲與處理過程中，數(shù)據(jù)的多通道并行傳輸機理、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)格式、速度匹配數(shù)學模型及數(shù)據(jù)校驗糾錯算法；超大容量存儲系統(tǒng)集成中，高速運動伺服機構(gòu)微動力學、納米精密測量、二元光學多功能器件、微光機電混合集成、虛擬鏡像光盤及容量超30TB存儲系統(tǒng)數(shù)據(jù)接交換口設計原理。

作者簡介

徐端頤教授(博士生導師)，現(xiàn)任清華大學光盤國家工程研究中心主任，微細工程研究所所長, 全國光盤標準化技術(shù)委員會主任委員,中國光存儲技術(shù)學會主席, 國家重點基礎研究“超高密度超快速光信息存儲”項目首席科學家及清華同方光盤股份有限公司的首席科學家。

書籍目錄

第一章  總論  第一節(jié)　項目研究背景  第二節(jié)　研究基礎、目標及課題設置　第三節(jié)　實施技術(shù)路線及完成情況　參考文獻第二章  體全息光存儲　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)　動態(tài)散斑全息存儲原理與模型　第三節(jié)　光折變材料中全息存儲的熱固定　第四節(jié)　體全息圖像庫的光學相關(guān)識別算法　第五節(jié)　盤式體全息存儲系統(tǒng)　參考文獻第三章  近場光存儲　第一節(jié)　近場光學存儲機理　第二節(jié)　深亞微米飛行系統(tǒng)設計理論模型　第三節(jié)　近場光存儲動態(tài)飛行實驗系統(tǒng)　參考文獻第四章  光子雙穩(wěn)態(tài)多波長多階存儲　第一節(jié)　光子雙穩(wěn)態(tài)多波長多階光存儲原理　第二節(jié)  多波長多階存儲影響因素及無損讀出　第三節(jié)  多波長多階存儲實驗系統(tǒng)　第四節(jié)　調(diào)制編碼　第五節(jié)  單波長多階光盤存儲驅(qū)動器　第六節(jié)  超分辨率存儲　第七節(jié)  多波長多階光盤復制與測試　參考文獻第五章  體全息超快速存儲材料　第一節(jié)　鈮酸鋰晶體中雙摻機理　第二節(jié)　鈮酸鋰晶體光折變新效應　第三節(jié)　大尺寸光學級鈮酸鋰晶體的生長技術(shù)I　第四節(jié)　大尺寸光學級鈮酸鋰晶體的生長技術(shù)II　第五節(jié)　全息超快速存儲光聚合材料合成機理　參考文獻第六章  超分辨與光致變色記錄材料　第一節(jié)　學有機光致變色材料　第二節(jié)　有機光致變色信息存儲　第三節(jié)　有機光致變色材料的分子設計與合成　第四節(jié)　無機－有機復合光致變色薄膜　第五節(jié)　無機－無機復合光致變色材料　參考文獻第七章  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)　速度匹配和雙頁緩存技術(shù)　第四節(jié)　浮動校驗組技術(shù)　第五節(jié)　網(wǎng)絡化光盤庫　第六節(jié)　基于人工免疫的系統(tǒng)安全機制　參考文獻第八章  超大容量光存儲系統(tǒng)集成　第一節(jié)　光盤庫存儲設備的性能解析模型　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系統(tǒng)設計

章節(jié)摘錄

插圖：清華大學光電工程研究所和精密測試技術(shù)及測試儀器國家重點實驗室擁有多座全息光學平臺及相應的光學實驗裝置、精密定位控制儀器、高對比度空間光調(diào)制器、紅外分光光度計、通用光學電子設備，可用于體全息存儲的自動控制實驗系統(tǒng)。清華大學國家光盤工程研究中心擁有國際一流的光信息存儲系統(tǒng)設計的模擬仿真系統(tǒng)和成套的光盤加工測試專用設備，用于光盤驅(qū)動器關(guān)鍵部件及系統(tǒng)組裝的檢測設備，可進行各種波長與功率的激光器波面整型、合成、調(diào)制、探測及驅(qū)動電路的設計試制。在研制光學頭、光盤驅(qū)動器、光盤庫、光盤塔及光盤陣列的研究開發(fā)、系統(tǒng)設計方面，在國內(nèi)居領(lǐng)先地位，并在光學頭的微型化與集成化的預研工作中取得了顯著進展，完成了激光會聚／分束、多通道聚焦的多功能器件、二元光學器件取代分束光柵、棱鏡和透鏡的多通道并行讀寫等系統(tǒng)的設計與研制。利用清華大學微米納米研究中心的MEOMs加工技術(shù)及實驗設備，完成了適用于微型光盤驅(qū)動器光學頭使用的長焦深透鏡、微型光電傳感器、微光開關(guān)以及信號處理系統(tǒng)的研制，為開展新型微型化光學頭的研究奠定了基礎。精密儀器系統(tǒng)光電工程研究所的近場光學研究小組于1998年完成了國家自然科學基金用于生物單分子探}貝0的近場掃描光學顯微術(shù)理論與方法的研究，在近場光學超衍射受限分辨率成像領(lǐng)域與日本SII基礎研究部合作，利用掃描近場光學顯微鏡系統(tǒng)完成了DNA單分子形貌像和熒光像探測的實驗，掌握了近場探針、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，并進行了多種光學結(jié)構(gòu)配置的近場分布和相互作用的理論數(shù)值分析計算，完成了近場存儲方案設計的研究。參加本項目研究的中國科學院感光化學研究所（現(xiàn)改名為中國科學院物理化學研究所）從1988年以來，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。在所承擔的國家“863”計劃，中國科學院重大和重點基礎研究項目以及國家基金委重點基金項目中均取得了重要進展，分別于1993年和1998年完成了“光異構(gòu)化反應及其應用研究”和“有機光致變色學及其應用研究”。研制出綠光、紅光敏感的光致變色材料以及對三種敏感的波長（632nm、780nm和830nm）敏感的信息存儲樣盤。經(jīng)寫入、擦除循環(huán)實驗，經(jīng)靜態(tài)測試表明，相對反射率已初步滿足信息記錄的要求。在無機、有機復合材料和納米材料的研究中取得了突破性進展，并獲得了國家基金委重點基金資助。南開大學光子學中心、現(xiàn)代光學研究所、哈爾濱工業(yè)大學晶體材料研究所，在鈮酸鋰晶體材料的結(jié)構(gòu)、合成與生長方面具有系統(tǒng)的理論與工程實現(xiàn)經(jīng)驗，自制了多種晶體生長設備，完成的高摻鎂鈮酸鋰晶體全息存儲材料，如圖1-13所不，使抗光損傷能力提高了兩個數(shù)量級以上。

編輯推薦

《超高密度超快速光信息存儲》是由遼寧科學技術(shù)出版社出版的。

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