第四屆“創意光電”科普大賽參賽作品展示（7）：光全息存儲——打造PB級別光盤

光全息存儲——打造PB級別光盤

參賽作者：葛胡軍

光全息存儲技術在半個多世紀的發展中不斷創新，逐步走向實用化，極有可能成為下一代存儲技術的主角。目前最常見的光存儲技術就是光盤，如果用波長 λ 的光作為數據存儲的光源，則其理論存儲面密度為1/λ2 。如下圖所示，光全息存儲技術突破了傳統光盤存儲的二維面存儲模式，采用三維體光學存儲技術，將物的振幅和相位信息以全息圖的形式記錄，三維體存儲理論存儲密度為1/λ3 ，可以將存儲密度提升一個維度。目前常見的藍光光盤存儲容量為25GB，而采用全息存儲技術后，相同大小的光盤存儲容量可以達到PB級別，是藍光光盤的500倍。

光全息存儲技術突破了傳統光盤存儲的二維面存儲模式，采用三維體光學存儲技術，將物的振幅和相位信息以全息圖的形式記錄。光全息存儲主要工作過程分為：干涉記錄和衍射讀取。如下圖所示，在干涉記錄中，光經過空間光調制器把需要存儲的數據編碼調制到信息光中，稱為物光。物光與另一束參考光在存儲材料中相互干涉，形成復雜的光場分布，從而把光波中載有的信息記錄到存儲材料中形成全息圖。在衍射讀取過程中，只需要使用和記錄時所用相同的參考光對已記錄在存儲材料中的全息圖進行照射，由于體全息光柵的衍射效應，將會在記錄時信息光方向上衍射重建出信息光。信息光實際上與原始物光的光場分布時一致的，通過CCD或者CMOS等傳感其采集重建的信息光，完成存儲數據的讀取。

光全息存儲技術還具有記錄速度快，信息不易丟失以及便于長期保存等好處。利用全息攝影機，通過使銀鹽感光介質感光成像的拍攝方法，將普通縮微膠片上的影像攝制成全息圖，具有操作簡便，記錄快速的特點。由于全息圖中的每個細部都包含有被記錄信息的全部內容，因此，當全息圖因擦傷出現劃痕，造成全息圖局部破壞時，其記錄的內容也不會丟失。盡管在還原時全息圖再現的影像反差會有所下降，但是全息圖所記錄的全部內容仍可被顯示出來。 記錄在全息銀鹽感光介質上的全息圖具有能夠長期保存的特點，其保存壽命同普通銀鹽縮微膠片相當。試驗表明，銀鹽記錄載體的保存壽命可達數百年以上。