应用固体浸没透镜的高密度光数据存储研究

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1、河南大学硕士学位论文应用固体浸没透镜的高密度光数据存储研究姓名：张东玲申请学位级别：硕士专业：光学指导教师：侯洵20040501丫592856摘要摘要光信息存储技术(简称光存储)是70年代发展起来的继磁存储之后的重要信息存储技术。它具有存储密度高、容量大、寿命长、功能多等优点，受到了人们的普遍关注。21世纪信息技术的飞速发展急需更高密度的存储技术，光存储技术的高密度、高数据传输速率、多功能和小型化的良好发展趋势使其逐步占据数字存储技术的主导地位，成为信息存储领域的支柱产业。本论文概述了己产业化的以CD和DVD为代表的光盘存储技术和

2、在开发中的高密度光存储技术(主要包括三维光数据存储技术及近场光学超高密度光存储技术)的原理及研究现状。编制了对固体浸没透镜近场超高密度光存储系统进行模拟的二维时域有限差分程序，实现了对固体浸没透镜光存储系统的数值模拟;着重研究了线偏振的高斯光束通过固体浸没透镜的光传输和近场光场分布特性;分析了固体浸没透镜底面出射光强、光斑直径随固体浸没透镜折射率的变化、光透过固体浸没透镜后的强度、光斑直径随离开固体浸没透镜底面距离的变化。模拟结果表明，固体浸没透镜的折射率越大，底面的光强越强，但随离底面距离的增加，光强呈类指数形式衰减，且固体浸没

3、透镜的折射率越大光强衰减得越快。光斑随着离开固体浸没透镜底面距离的增大而增大。固体浸没透镜的折射率越大，底面出射的光斑越小，但随着离开固体浸没透镜底面距离的增加，光斑增大得越快。在固体浸没透镜底面的近场区域，出射光场发生了退极化，使得出射总场的光斑有了一定程度的“增宽”现象。根据衍射超分辨原理首次模拟出了底面镀有金属膜、中心留有通光微孔的固体浸没透镜的出射光场分布。结果表明，当只有大于全反射临界角的部分会聚高斯光束透过固体浸没透镜时，选择合适尺寸的通光微孔，固体浸没透镜底面的出射光斑会很小并在近半个波长的范围内没有明显的变化，进而

4、提出了一种增大固体浸没透镜和存储介质间距而又不减小分辨率的理论方案;将固体浸没透镜应用到飞秒脉冲激光三维存储技术中，使脉冲激光聚焦点在偏离固体浸没透镜底面中心的情况下进行记录;用波长为800nm，脉宽约为150fs的脉冲激光在PMMA表面实现了高密度的光信息存储，并在熔石英内实摘要现了高密度的多层存储。在融石英内部的记录达到五层，信息点间距为0.6[Lm，层间Uh.2.5}tm:其理论体存储密度达1.1Tbits/cm3。据作者了解，该结果为目前己报道过的用飞秒脉冲激光在透明介质中存储得到的最高体存储密度。分析和阐述了固体浸没透镜

5、应用于飞秒脉冲激光三维光存储系统中的可行性及优点。当脉冲聚焦点相对于固体浸没透镜底面离焦时，对系统的有效数值孔径进行了计算，结果表明采用固体浸没透镜离焦的方式进行记录，系统的有效数值孔径最低可增大到固体浸没透镜插入前的折射率倍，其数值孔径的理论极限值为存储介质的折射率。由于固体浸没透镜提高了光学头的有效数值孔径，这在大大提高体存储密度的同时，也降低了对存储所需入射激光功率的要求。总之，用固体浸没透镜在透明介质中进行飞秒激光三维存储是可行的、且其在提高体存储密度方面有较大的发展潜力。关键词:光数据存储技术;光盘;固体浸没透镜;时域有

6、限差分法;线偏振光;隐失场;飞秒脉冲激光AbstractAbstractThetechniqueofopticaldatastorageisanimportantdatastoragethatarisesfrom1970sfollowingmagneticstorage.Thistechniquehasbeenpaidpopularatentionbyitsvirtuessuchashighdensity,largecapacity,longlifeandmulti-functionsetc.Itiscryingoutforexp

7、loitationandintroductionhigherdensitystoragetechniquestosatisfythehigh-speeddevelopmentofinformationstorage.Thefavorabledevelopmentaltrendofopticaldatastoragetohighdensity,highdatarates,multi-functionandsmallsizemakeitoccupythedominantpositionandbecomethepillarinthedo

8、mainofdatastorage.Inthisarticle,thefundamentalprincipleandcurrentresearchofopticaldatastorageincludingCDandDVD,three-dimensi