1 暨南大学光子技术研究院，广东省光纤传感与通信技术重点实验室，广东 广州 510632
2 广东紫晶信息存储技术股份有限公司，广东 梅州 514000
3 中国科学院理化技术研究所，北京 100190
随着信息时代全球数据量爆发式增长，需要存储的数据量与日俱增。面对大数据存储的挑战，全息光存储技术将信息以数据页的形式并行记录在体全息介质中，可以实现大容量数据的存储与高速读写，具有独特优势。本文从全息存储的原理和关键技术入手，详细介绍了面向商业化应用的全息光存储系统和全息光存储介质的研究现状，探讨了实现大容量和长寿命数据存储的技术途径。
全息 全息光存储技术 大数据 全息记录介质 中国激光
2023, 50(18): 1813003
在全息三维显示领域，计算全息图的快速生成算法是重要的研究内容。波前记录平面法是一种基于点云加速计算全息图生成的方法，能有效减少计算时间。对波前记录平面计算全息图生成方法及应用的最新进展进行分析讨论，首先介绍波前记录平面方法的原理，然后详细分析波前记录的最新研究方法，从加快计算全息图的生成速度、提高三维重建图像质量及一些特殊应用如曲面全息成像等方面进行总结分析。详细分析各种波前记录平面方法在增加计算速度、提高重建像质量、减少查找表占用内存、增大视场角、去除混叠噪声等方面的改进及应用，并分析该方法在实时、动态、高质量、大视角全息三维显示中的作用。最后分析了各种方法的优劣，对波前记录平面方法的未来发展方向进行展望。
计算全息图 波前记录平面 图像重建 查找表 激光与光电子学进展
2022, 59(24): 2400001
1 合肥工业大学电子科学与应用物理学院, 安徽 合肥 230009
2 合肥工业大学特种显示技术国家工程实验室, 现代显示技术省部共建国家重点实验室, 光电技术研究院, 安徽 合肥 230009
3 合肥工业大学仪器科学与光电工程学院, 安徽 合肥 230009
高性能体全息光栅是全息波导的重要耦合元件,角带宽小、平均衍射效率不高是制约体全息光栅性能的重要因素。以不对称倾斜记录为出发点,设计并制备了大角带宽高衍射效率的体全息光栅。首先讨论在横电模式光和横磁模式光下体全息光栅的记录参数与其衍射效率的关系,找到平均衍射效率较高的记录参数范围,随后进一步分析在此范围内的记录参数与体全息光栅的角带宽的关系,从而确定获得大角带宽高衍射效率体全息光栅的最佳记录参数。实验结果表明:在参考光入射角度为25°、信号光入射角度为30°时,制备的体全息光栅的角带宽达到±14°,衍射效率为82%。
衍射 体全息光栅 衍射效率 角带宽 记录角度
Author Affiliations
Abstract
1 Hefei Innovation Research Institute, School of Microelectronics, Beihang University, Hefei 230013, China
2 Fert Beijing Institute, BDBC, Beihang University, Beijing 100191, China
3 Advanced Photonics Center, Southeast University, Nanjing 210096, China
4 Department of Optics and Optical Engineering, University of Science and Technology of China, Hefei 230026, China
All-optical magnetization switching with features of low-power consumption and high writing speed is a promising road map to satisfy the demand for volume data storage. To promote denser and faster magnetic recording technologies, herein, all-optical helicity-dependent switching (AO-HDS) in multi-layer magnetic recording is proposed based on the chromatic aberration of an optical lens (Thorlabs’s N-BK7 plano-convex uncoated lens). The power of the incident beams and the thickness of the multi-layer magnetic recording film are designed carefully. Besides, the uniformity of this multi-layer magnetic recording is optimized. At last, a prototype system of information multiplexing based on this multi-layer magnetic recording technology is constructed as well. Flexible and controllable magnetization reversals in different layers are also demonstrated by tuning the wavelength and helicity of working beams. We believe that such a prototype system can pave the way for increasing the storage density in an effective and low-cost mode.
all-optical magnetization switching multi-level magnetic recording focal shift chromatic aberration Chinese Optics Letters
2020, 18(10): 102501
Author Affiliations
Abstract
1 Laboratory of Micro-Nano Optoelectronic Materials and Devices, Shanghai Institute of Optics and Fine Mechanics, Chinese Academy of Sciences, Shanghai 201800, China
2 Center of Materials Science and Optoelectronics Engineering, University of Chinese Academy of Sciences, Beijing 100049, China
3 National Center for Protein Science Shanghai, Shanghai 200120, China
4 Wuhan National Laboratory for Optoelectronics, Huazhong University of Science and Technology, Wuhan 430074, China
5 Shenzhen Huazhong University of Science and Technology Research Institute, Shenzhen 518057, China
In this Letter, a new approach of optical tape for high capacity multilayer data storage is proposed. We show that a length of 5 cm and width of 2 cm of soft and transparent optical tape can be used for two-photon three-dimensional bit data storage. We successfully demonstrate writing and reading of six layers of data storage with a transverse bit separation of 2 μm and an axial separation of 2.5 μm in a tetraphenylethylene-doped photobleaching polymer. The fluorescence intensity is insensitive to the storage depth of the photopolymer matrix. Thus, the optical tape that we put forward in the experiment can help people realize true large data storage in the future, like magnetic tape. This method significantly paves a novel way for solving big data storage problems.
optical tape polymer curing multilayer recording big data storage Chinese Optics Letters
2020, 18(1): 012001
Author Affiliations
Abstract
1 Department of Electronic Engineering, Tsinghua University & Beijing National Research Center for Information Science and Technology (BNRist), Beijing 100084, China
2 Key Laboratory of Digital TV System of Guangdong Province and Shenzhen City, Research Institute of Tsinghua University in Shenzhen, Shenzhen 518057, China
In this paper, the current research of an underwater optical wireless communication (UWOC) network is reviewed first. A hybrid laser diode (LD) and light-emitting diode (LED)-based UWOC system is then proposed and investigated, in which hybrid cluster-based networking with mobility restricted nodes is utilized to improve both the life cycle and throughput of the UWOC network. Moreover, the LEDs are utilized for the coarse alignment, while the LDs are used for high-precision positioning to reduce the difficulty of optical alignment. Finally, challenges and trends for UWOC are pointed out to provide some insight for potential future work of researchers.
100.6640 Superresolution 210.4770 Optical recording 180.1790 Confocal microscopy Chinese Optics Letters
2019, 17(10): 100002
中北大学 机械工程学院, 山西 太原 030051
在数字全息显微术中, 为了获得非重叠、高质量再现像, 需要设置合理的记录距离。本文结合再现条件与记录条件进行较全面地分析设计, 即在考虑采样定理、频谱分离条件之外, 还研究了光学传递函数离散条件和再现像与放大像之间的尺寸关系, 进而更精确地得到了预放大数字全息系统记录距离的设置方法。以USAF1951分辨率板为样本, 分别以记录距离为50.50, 134.20和140.30 mm进行实验, 结果表明, 当记录距离不考虑放大像与再现像之间尺寸关系时, 利用菲涅尔衍射法获得的再现像模糊; 当记录距离考虑光学传递函数离散条件时, 利用卷积法再现能获得清晰再现像; 当记录距离同时满足再现条件和记录条件时, 数值再现能获得高质量的再现像, 且能分辨分辨率板的7.6组条纹, 即横向分辨力达到2.19 μm, 进一步论证了所提需要考虑再现像与放大像之间的尺寸关系和光学传递函数离散条件来设计记录距离的方法更精确。通过理论推导和实验验证了所提的设计记录距离的方法较全面、给出的记录距离范围较合理, 为数字全息显微术获得高质量的再现像提供了保障。
数字全息 记录距离 再现像 放大像 光学传递函数 digital holography recording distance reconstructed image amplified image optical transfer function
1 中国科学院上海光学精密机械研究所微纳光电子功能材料实验室, 上海201800
2 中国科学院大学材料与光电研究中心, 北京100049
3 华中科技大学武汉光电国家研究中心, 湖北 武汉430074
4 深圳华中科技大学研究院, 广东 深圳 518057
比较了基于光激发-光抑制(SPIN)和受激辐射损耗(STED)的两种双光束超分辨数据写入技术的机理,为基于STED的超分辨数据写入技术建立了动态物理模型,研究其光致聚合过程中的工作机制,并模拟了基于SPIN和STED的双光束超分辨数据写入技术在记录点尺寸和分辨率方面的差异。结果表明:基于STED的双光束超分辨数据写入技术具有无需抑制剂、原理简单的优势,但其需要第二束辅助光的强度较大且对聚合作用的抑制效率低,在多点写入情况下点的尺寸变大,记录均匀性变差。基于SPIN的双光束超分辨数据写入技术所需能量小,多点记录时引发剂分子消耗将抵消抑制剂分子消耗带来的影响,整体均匀性和稳定性好。因此基于SPIN的双光束超分辨数据写入技术在超高密度存储领域应用前景更好。
光数据存储 双光束超分辨数据写入技术 光激发-光抑制 受激辐射损耗 光致聚合
1 宁夏计量质量检验检测研究院，宁夏 银川 750200
2 中国质量认证中心，北京 100070
3 新兴际华集团有限公司，北京 100020
液晶材料对电、热、磁、光等外界物理量的变化具有不同的响应特性，向其中添加具有一定特性的化合物，可以得到具备一定响应特性的液晶复合材料。利用所制备的液晶复合材料对于电场变化具有响应特性的特点，制备出具有信息记录功能的复合材料。合成手性离子液体，按一定配比将其加入手征向列相液晶（N*-LC）中，得到反射波段可电控的手征向列相液晶/手性离子液体复合材料。实验结果表明：材料初始状态为光透射状态；对材料施加直流电压40 V时，样品表现为光散射状态，透过率低于10%；施加高频交流电压40 V时，样品表现为半透明镜面反射，反射范围覆盖400~750 nm，透射率为45%左右；撤去电场后，可恢复至初始状态，并且每种状态都具有一定的记忆效应。该种液晶复合材料制备简单，无需紫外辐射工艺，且具有电场响应特性，可以通过电场控制在可见光范围内表现出光透射、强烈光散射、半透明镜面反射3种不同状态，具有记忆效应，操作简单方便。
信息记录 液晶 反射 information recording liquid crystals reflection
1 中国科学院上海光学精密机械研究所激光与光电子功能材料中心, 上海 201800
2 中国科学院大学, 北京 100049
3 中国科学院上海高等研究院宏观量子现象与应用中心, 上海 201210
4 中国科学院化学研究所光化学实验室, 北京 100190
利用开环态双光子吸收转化荧光光谱、荧光淬灭光谱等探究了二芳基乙烯的光学记录特性及参数, 得到其非线性吸收系数为3.46×10-13 m/W, 双光子吸收转化的阈值功率密度为107.36 GW/cm2, 荧光淬灭的阈值功率密度为2.89 GW/cm2。基于所得到的测试参数, 理论计算出其在超分辨光存储中的分辨率可达60.0 nm, 并设计了一种基于二芳基乙烯的双光子双光束超分辨光存储信息记录和读出方法。研究结果表明, 二芳基乙烯具有光诱导-光抑制、非线性吸收及荧光淬灭等特性, 是一种优异的超分辨光存储备选材料。
材料 光数据存储 光学分辨率 超分辨光学记录 光诱导-光抑制 二芳基乙烯
