体全息存储

原理

　　一般的光学体全息数据存储机理可简单描绘 为：待存储的数据（数字或模拟）经ＳＬＭ被调制到信 号光上，形成一个二维信息页，然后与参考光在记录 介质中发生干涉，利用材料的光折变效应形成体全 息图，从而完成信息的记录；读出时使用和 原来相同的参考光寻址，可以读出相应的存储在晶 体中的全息图，然后使用光信号探测器件如ＣＣＤ将 读出的图像输入到计算机中（如图）。 体全息记录之所以能够实现多维复用，是因为 体全息图的布拉格角度选择性以及布拉格波长选择 性都非常高，也就是说通过改变参考光的入射角度 或波长，就可以在一个单位体积内复用多幅图像，实 现多重存储，达到超高密度存储的目的。

优点

　　ａ）存储密度高、容量大：采用全息的方法能将 信息存储在介质的整个体积中，利用体全息图的布 拉格选择性，可在同一存储体积内复用存储很多全 息图，在可见光谱中存储密度可达１０１２ｂｉｔ／ｃｍ虬２｜，按 存储位计算体密度的上限为Ｉ／Ｘ¨３１；

　　ｂ）数据传输速率高、寻址速度短：全息存储中 信息以页为单位，可实现并行读写，从而达到极高的 数据传输率。同时全息数据库可用电光偏转、声光 偏转等无惯性的光束偏转或波长选择等手段寻址， 无需磁盘和光盘存储中的机电式读写头，目前采用 多通道并行探测阵列的全息存储系统的数据传输率 将有望达到１Ｇｂｉｔ／ｓ，数据访问时间可降至亚毫秒范 围或者更低；

　　ｃ）数据冗余度高：与传统磁盘和光盘的按位存 储方式不同，全息记录是分布式的，存储介质的缺陷 和损伤只会使得信号强度降低，而不致于引起数据 丢失；因而体全息存储数据冗余度高，鲁棒性好，抗 噪声能力强；

　　ｄ）存储寿命长：存储介质记录的信息可保持３０ 年以上。

应用前景

　　体全息存储系统的小型化和集成化是体全息存 储所追求的又一个重要目标，许多研究机构都致力 于小型化的研究，例如，加州理工学院研制的可擦写 全息存储系统ＨＲＡＭ（ＨｏｌｏｇｒａｐｈｉｃＲａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ 物 写入光 组贝器 Ｍｅｍｏｒｙ），该系统主要包括一个同时实现空间光调 制功能和信息检测功能的光电集成电路集成的ＤＨＲ（Ｄｙｎａｍｉｃ Ｈｏｌｏｇｒａｐｈｉｃ Ｒｅｆｒｅｓｈｅｒ）芯片，一块铌酸锂晶体，两个分束镜，两个反射镜和垂直腔表面发 射激光器阵列。尺寸仅为１ｃｍ×２ｃｍ×２ｃｍ，容量为 １Ｇｂｉｔ，寻址时间为１００１山ｓ，记录速度为１０Ｍｂｉｔ／ｓ，读 出速率为１００Ｇｂｉｔ／ｓ。在此基础上，ＪＰＬ实验室研制 出了一种紧凑型体全息存储系统，该方案拟用１０× １０阵列结构，每单元存储容量达１Ｔｂｉｔ。该方案采 用了紧凑的光学位相阵列器件光束驱动空间光调制 器的级联，实现无移动部件的高密度存储；同时该器 件的发展有望将系统单元的传输率由目前的 ２００Ｍｂｉｔ／ｓ提高到２Ｇｂｉｔ／ｓ。该研究项目直接面向美 国的空间计划，具有很大的实用前景。