(光存储原理与应用)诸论ppt课件.ppt
光存储原理及应用,“问题引导式”教学,应用基础课：对基础光电专业知识的运用问题：注重从基础知识点引导自主思考，形成从“知识”到“应用”的自主思考模式目标：学以致用,关于教材(没有选定),比较好的基本教材都是2003年前的，出版社没有再版，所以没法订阅。新的教材非常昂贵，最便宜的一本86，贵的要200多元。本课程是综合了光存储多本教材后，综合汇编而成。,上课我会把主要知识放在PPT里。每章节结束后，我会把主要内容，需要掌握的单独罗列，汇总。考前我会出个复习提纲。,如何学习光存储,探讨式教学逆式教学： 传统原理例子（习题）巩固原理 现在例子归纳原理学习目的：重点不是学习光存储技术本身，而是光存储所涉及的主要光电技术，实践证明这些都是光电领域最尖端，应用最广泛的技术,考核方式,闭卷考试（知识点不多）：平时成绩占40%，考试60%；平时成绩由到课率、课堂表现两部分组成奖励措施：问题引导，参与正确回答问题6次，平时成绩计满分。,问题引导,五个光学系统由问题引导，大家自己学会构建,设计实例1：传统光盘,设计实例2：全息存储,设计实例3：双光子存储,设计实例4：蛋白质存储,设计实例5：磁光存储,磁光克尔效应：入射的线偏振光在已磁化的物质表面反射时，振动面发生旋转的现象，1876年由John Kerr发现。克尔效应在表面磁学中的应用，即为表面磁光克尔效应。,图1 表面磁光克尔效应原理,光存储的一些基础知识,信息技术中的三“T” “T”: tera (1012 ),不是实验室速度，是商业化产品的速度！1. 计算机计算速度 1T Hz （当前奔四4.3GHz）.2. 通信传输速度 1T bit/sec （当前华为、爱立信主流速度2.5Gbit/s,即将10Gbit/s，5-10年后40Gb/s）.3. 信息记录密度 1T bit/inch2 （当前单张蓝光光盘50Gbit，2015年单张全息光盘500Gbit）,所以，存储技术是3T中第一个做到的,思考：可以运用于存储的技术,古代近代现在未来,？,老的信息存储手段,竹简，木头石头：例如石碑纸张：书、笔记胶片：影像、胶卷,近代主要的信息存储手段,近代存储方法,磁性存储：磁带、硬盘 光存储：光盘、全息 半导体存储：USB存储,信息的磁性记录,磁带和磁盘,典型的磁性存储设施,软盘,硬盘,磁带,便携式信息存储：软盘-光盘-闪存,闪存（USB存储元件）的出现，打破了原有光存储的发展轨道，相比光盘，闪存使用更加方便,软盘现在几乎被淘汰了,思考：回顾存储技术发展历史总结特点,石头、甲骨、竹简、纸张、胶卷、磁带、光盘、USB存储。,技术发展：前进,技术发展：退步,可见信息存储技术和单位容量在不断提升,但是。,古人在石头上记录的信息，传承了几千年,发了了纸张后，纸张记录信息据说可以传几百年,胶卷胶片存储可以保存20年,一张光盘可以存几十Gbit的信息，但却只可以保存10年,信息存储方式在进步，但寿命却在下降-主要问题！,新一代的全息光盘是一个转折点，单张光盘可以存500Gbit，甚至1Tbit，但可以保存100年,思考：如何实现信息的数字存储？,信息的写入信息的读取,光盘存储,磁光存储,光盘存储,思考：信号如何读取？,光盘存储的工作原理,思考，如何提高存储密度？,如何提高存储密度,几何光学：像差物理光学：衍射,提高光盘存储密度的方法,物理光学在介绍圆孔光衍射时曾经使用爱里（Airy）斑公式1.22D,但在光存储技术中，由于光的衍射角很大，且光学镜头的数值孔径NA=nsin，因此我们利用的公式变成 为了提高记录密度，即减小光斑的直径D，所以要求光波长要用短波长的紫外光到浅红光。且光学透镜的数值孔径角NA要尽量大。,光盘技术的变革,思考：是否单面积存储容量越大就一定意味着技术越先进？,Blue ray,BD和DVD的比较,BD和DVD的比较,思考：磁性存储,对比光盘存储的特征，请思考如何利用磁性实现数字信息存储？,用USB 2.0接口的富士通MO：DMO-640PT，支持640MB容量的盘片,思考：如何实现磁信号的光读取？,磁光效应,磁光法拉第旋光效应磁光克尔效应,世界光盘存储设备巨头,HLDS (HITACHI-LG Data Storage) ：日立-LG联合体TSST (Toshiba Samsung Storage Technology) ：东芝-三星联合体Sony NEC 联合体LiteOn 以上是四大巨头。此外一些企业在某些领域具有优势，如Panasonic 占汽车音乐播放90%视场。此外飞利浦、GE等也都有专长。,Sony网站的产品资料,下一代光存储技术：全息,GE新推出500Gb全息光盘,100张DVD或20张单层蓝光的容量,思考：,什么是全息技术？如何用全息实现信息存储？,全息,全息光盘,普通的光盘用塑料做支架，但记录信息是在一层1微米厚的金属膜，如铝上；而全息光盘的信息却直接写在感光塑料上。普通光盘信息能保存10年，而全息光盘寿命则有望达到50-100年,全息光盘,全息：干涉记录，衍射再现写入：一路参考光，一路信号光干涉，干涉图样由于物理或化学反应被固定于全息光盘或全息晶体内；读出：记录的光盘经光照，并经探测器感应,本课程要介绍的内容,光：几个原理（磁光、光全息，衍射模 型），几个关键器件（激光器，探测器）机：光存储中的精密机械伺服机构电：定位系统、聚焦跟踪伺服，稳速控制、 信号调制。算：数据处理，纠错算法等几个典型光存储系统的构成,伺服系统（光斑正确聚焦，光盘正确放置）,光学系统,数据处理系统,光电扫描与调制,海量存储技术,分子电子学与蛋白质光存储,课程设置目的,任何典型的光学系统都是一个光机电算一体化的产品。希望通过我们的课程，以一些光存储系统为例，让大家知道一个光机电算系统是如何工作的。各个方面如何形成良好的配合。,绪论知识要点,数字式存储的原理本质；光盘存储的基本原理,
