基于脉冲光源的光致聚合物全息数据存储的快速读出系统研究

摘要

随着信息技术和计算机技术的飞速发展，对于大容量和高传输速率存储器的要求也日益迫切，而现有的二维光盘存储技术显然不能满足这一要求。全息存储作为一种新兴的存储方式，因其大容量，高传输速率的特点成为最有潜力的新一代光存储方式。本论文工作的目的是在研究一种国产光致聚合物材料脉冲光全息性能的基础上，设计基于脉冲激光器的全息存储快速读出系统，达到每秒100幅的读出速率。 本论文首先对脉冲光下光致聚合物全息性能的研究和全息快速读出系统在国内外发展的最新进展进行了详细的调研，介绍体全息存储和全息存储器读出机理的基本概念，并对限制读出速率的一些因素进行分析。同时根据实验室现有设备条件，设计了快速读出实验方案并对读出方案中关键设备的性能进行了论证。 存储材料是影响全息存储能否实现的关键因素。本文也将对一种国产光致聚合物材料在脉冲激光器下的全息性能进行详细的讨论。结合不同脉冲频率和脉冲能量对光致聚合物衍射效率等性质的影响，寻找最适合进行全息记录的重复频率，从而对全息记录的图像质量进行一定的优化。 高密度的存储是实现快速读出的基础。本文中使用了比较成熟的空间-角度复用存储方案，但在文章的最后也讨论了散斑复用存储方案优越性和可行性。 为了尽量提高全息读出的速率，我们以空间角度复用为基础，设计了可实现快速读出的全息读出系统并做出了工作流程。通过编制的CVI程序，使脉冲激光器，精密平移台，高速CMOS相机三者实现同步工作，并通过实验验证读出功能的可靠性。 为了在实验室条件下验证高速读出的可能性，首先根据现有的硬件条件计算出最高读出速率为每秒28幅图像。在此基础上，在较低存储密度和少幅图像的条件下，进行存储的飞行读出，完成了原理性的实验，测试了整个系统的可行性。最后在此基础上使用空间角度复用的方案，增加存储密度，在光致聚合物中存储多幅全息图像，最终以每秒28幅图像的速率实现了5幅图像的快速读出。并分析了在现有条件下，对系统的一些方面进行改进，就可以实验每秒100幅图像的读出目标。

目录

文摘

英文文摘

声明

第1章绪论

1.1脉冲光下光致聚合物材料全息性能的研究

1.2快速读出技术在国内外的研究现状

第2章全息数据存储的基本原理

2.1体全息存储的基本概念

2.1.1 Kogelnik耦合波理论

2.1.2体光栅的角度选择性

2.1.3体全息存储介质

2.1.4空-角复用方案

2.2全息存储的读出机理研究

2.2.1全息存储独特的读出机制

2.2.2数据传输速率

2.2.3限制读出速率的因素

2.3本章小结

第3章在光致聚合物中采用脉冲激光记录全息图的记录条件研究

3.1脉冲光下全息性能研究实验研究

3.1.1准连续脉冲光记录条件的实验

3.1.2分析与讨论

3.1.3结论

3.2本章小结

第4章采用空间角度复用记录的全息存储快速读出实验方案

4.1读出方案设计

4.2实现高速读出所需的设备

4.2.1脉冲激光器

4.2.2 PCI7489卡

4.2.3空间光调制器

4.2.4脉冲发生器

4.2.5 CMOS相机

4.2.6精密平移台

4.3写入与读出方案

4.3.1写入方案

4.3.2读出方案

4.4读出流程和时序

4.5在光致聚合物材料中的图像存储研究

4.5.1使用平面参考光记录存储单幅图像

4.5.2使用球面参考光记录存储单幅图像

4.6单幅全息图读取时间确定

4.7单幅全息图读出实验

4.8本章小结

第5章快速读出实验

5.1实验参数的确定

5.2 5幅全息图的复用记录和快速读出实验

5.3讨论：提高读出速率的途径

5.3.1散斑位移复用方法

5.4本章小结

结果与讨论

参考文献

攻读硕士学位期间发表的学术论文

致谢