厘米几百兆位(<1Gb/cm
2
)就到顶了。而磁盘存储并不存在这种光学限制。磁性存储的面
密度在物理上受到超顺磁性的限制(即当磁畴体积过于缩小时,使已磁化的磁畴保持定向
排列的各向异性能量会接近磁畴的内能,而引起自发的去磁)。在过去 10 年中,硬磁盘的
面密度以每年 60%的速率递增,并且也将很快逼近超顺磁性极限(约为 40 Gbit/in
2
或 6.2
Gbit/cm
2
)。磁盘和光盘都无法将信息存储在材料的整个体积,多层光盘虽然能提高存储容
量,但允许的层数毕竟有限。同时,磁盘和光盘的机械运动寻址方式和按位存储的本质,
限制了数据传输率的进一步提高。
计算机处理能力的快速增长, 以及为了满足多媒体(文本,声音和图像)娱乐和处理对存储
容量和传输速率的渴求,导致了对体积光学存储的高度兴趣.为了充分利用存储材料的整个
体积以提高存储的体密度和存储容量,有必要将光学存储从平面式的二维光盘存储扩展到
体积式的三维存储.
7.3 三维光学存储:体全息存储
将光学打点式存储扩展到三维的一种途径是利用双光子过程.双光子过程指的是:介质
中的分子同时吸收 2 个不同光束中 2 个光子而被激发到高的电子能态。双光子激发过程的
速率正比于入射光强度的平方,故两个光子必须在时间上和空间上都相互重叠,在光强度
极高的两光束聚焦区域才能引起双光子吸收。两光束沿不同方向照射并聚焦到材料的同一
区域,确定了一个微小的重叠区域。在此区域中发生双光子过程后,材料分子的理化特性(包
括折射率、吸收率、荧光特性、或材料电特性等)发生改变,从而记录了一个信息位。信息
仅仅存储在两光束相交的地方,使得三维体积中的任何一点都可以被独立地寻址。双 光 子
存储技术将信息存储从二维平面扩展到三维体积,这无疑能大大提高存储的容量
[7-2]
。但
是,这种空间打点式的三维寻址方式难以实现高度并行的无机械运动寻址。特别是,由于
材料稳定性和室温寿命的原因,这一技术离实用化还有相当的距离。要寻求一种既能增加
存储容量,又能减少存取时间,还能保持较低的信息位价格的海量存储技术,光全息存储
则是一条可循的途径。
从激光全息术发展的初期,全息图就被看作是有希望的光学存储器件。在全息存储器中,
物光束经过空间调制而携带信息,参考光束以特定方向直接到达记录介质。不同的数据图
像与不同的参考波面一一对应, 在两相干光束相交的介质体积中形成干涉条纹。在写入过程
中,材料对干涉条纹照明发生响应而产生折射率分布,因而在材料中形成类似光栅结构的
全息图。读出过程利用了光栅结构的衍射,用适当选择的参考光(是写入过程中某一参考