波导多层光卡存储系统的关键技术及机理研究

摘要

本文将波导多层光存储与光卡技术相结合，研究了一种波导多层光卡(WMOC)的光信息存储新技术。首先，研究了WMOC的软光刻制作方法和工艺，主要包括“模板制作+信息复制+多层粘合”三个基本过程，研制出了面密度为10×2MB/cm2的十层波导ROM光卡器件。其次，研制了WMOC的数据读出系统，实现了信息的并行页面读出。系统硬件包括寻址部分，光学部分，信号读取与处理部分等多个单元。设计了光卡读出系统的多功能集成操作界面软件，通过加入CCD控件，集成了光卡的寻址操作和信息获取功能，使得利用一个程序界面就可以实现平移台的精密控制和图像的观察与处理，避免了多个界面之间相互切换。再次，研究了光卡的数据编码方式与图形处理方法。选用了DataMatrix二维码作为信息的存储方式，利用激光脉冲打标机记录二维码的信息，利用模压法来制作光卡。利用数字图像处理技术对因光卡制作和光学系统等因素导致的图形失真和偏移进行了处理，如：灰度处理、滤除噪声、图像截取、码位模块操作等。最后，基于矢量衍射模型对WMOC的存储机理进行了理论分析和仿真计算。分析了光源偏振态、波长、探测系统数值孔径对信号功率分布的影响；计算了沿信道方向二进制码的信号功率分布；分析了信息坑长度、宽度和深度的变化对调制度和串扰的影响。得到的一系列重要结论，将为多层光卡存储的实验研究及优化设计提供理论指导，促进多层光卡存储技术向实用化发展。

目录

文摘

英文文摘

声明

第1章引言

1.1光存储的研究现状及发展

1.2卡存储技术的现状与发展

1.3波导多层光卡的关键技术

1.4波导多层光卡存储的机理研究

1.5本文所完成的工作及创新点

1.5.1本文所完成的工作

1.5.2本文的主要研究成果及创新点

第2章波导多层光卡的软光刻制作

2.1软光刻技术

2.1.1软光刻的定义与分类

2.1.2多层软光刻的应用

2.2波导多层光卡的软光刻制作工艺

2.2.1波导多层光卡的结构与原理

2.2.2波导多层光卡的材料选择

2.2.3光卡的软光刻制作方法

2.2.4波导多层光卡的加工装置

2.3数据结果与分析

2.4波导多层光卡的性能参数

2.4.1结构参数

2.4.2存储容量

2.5本章小结

3.1波导多层光卡的读出原理及特点

3.2.1光学部分

3.2.2寻址部分

3.2.3信号的读取与处理部分

3.3波导多层光卡的读出系统的软件设计

3.3.1软件简介

3.3.2平移台的软件控制

3.3.3图像数据采集的软件设计

3.3.4程序主界面

3.4光卡读出系统的性能分析

3.4.2读出信息影响的原因分析

3.5本章小结

第4章波导多层光卡中信息的处理

4.1光卡中二维码信息的存储

4.1.1信息的二维编码

4.1.2信息的记录

4.1.3波导多层光卡的直接粘合制作

4.2光卡中信息的读取

4.3信息处理过程

4.3.1 MATLAB语言数字图像处理的优点

4.3.2精确截图的算法研究

4.3.3处理主界面及处理的流程图

4.3.4信息处理过程及处理效果

4.4本章小结

第5章矢量衍射模型在波导多层光卡中的应用

5.1矢量衍射模型的研究现状

5.2波导多层光盘存储矢量衍射模型

5.2.1读入光的电场

5.2.2波导多层光盘上表面的散射电场

5.2.3针孔平面的散射电场

5.3读出信号功率、串扰及调制度

5.4矢量衍射模型在光卡系统分析中的应用意义

5.5模型的数值计算及讨论

5.5.1沿入射光方向的信号功率分布

5.5.2信息符散射光功率在探测器表面的光强分布

5.5.3信息符尺寸对调制度的影响

5.5.4信息符尺寸对串扰的影响

5.5.5波导结构对调制度的影响

5.6本章小结

第6章总结与展望

参考文献

在读期间的科研成果

致谢