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壓電技術在全息存儲中的應用

更新時間： 2022-08-03

隨著社會的發展和技術的進步，人們對信息的需求不斷增加，由于信息的多媒體化，人們處理的數據不再是簡單的文字、聲音、圖像，而是由高清晰度的和高質量的聲音和運動圖像等綜合在一起的數字多媒體信息。對信息數據存儲的要求也越來越高，特別是對存儲量和速率的需求，促進了各種存儲技術的發展。現有的存儲技術，如磁存儲和半導體存儲等雖然仍在不斷地改進以滿足人們對超大容量和高存取速率的要求，但是這些存儲手段正逐漸接近其物理極限。而全息存儲將是更理想的存儲技術。全息光存儲技術是一種具有發展潛力的信息存儲技術，因其具有高信息冗余度、高存儲容量和高存取速率等優點而日益受到關注。

全息存儲技術

全息存儲是利用光的干涉，在記錄材料上以全息的形式記錄信息，并在特定條件下以衍射形式恢復所存儲的信息的一種超高密度存儲技術。

全息記錄原理與全息照相原理相同，但具體方法卻有所差別。一是數據不是放在底片上，而是放在具有光反射特性的材料里，一塊像小方糖大小的介質上含有上千個頁，每一頁可包含幾百萬比特信息；二是使用物光的方式不同。

全息存儲在寫入操作中，激光器輸出的一束激光被分成兩束，其中一束被擴束后作為參考光投射到記錄介質上。另一束激光被擴束后，經過被記錄物表面的反射，作為物光也投射到記錄介質上。物光用以攜帶數據，它被擴大到能夠*照射在整個立體光調制器（SLM）上。SLM類似一個LCD壁板，它以亮和暗的像素陣列用整頁的方式顯示所要存儲的二進制數據。物光穿過SLM后，有的點亮，有的點暗，也就是攜帶了該頁的數據。然后，同參考光在介質內起作用，把整頁的數據都變成干涉條紋圖樣，整頁的數據便通過干涉圖樣存放在介質中。

注：圖片來源網絡

讀數據時，只要用參考光照射存儲介質，同其內部干涉圖樣起衍射作用便可以還原先寫進去的亮的和暗的像素（表示1和0）構成的圖像，落在CCD（電荷耦合器件）構成的讀取陣列上，于是，便可讀取整頁的數據。

注：圖片來源網絡

全息存儲的特點

（1）存儲密度高、容量大。高存儲密度是通過在感光材料的同一區域記錄多張全息圖得到的。目前常用的多重記錄方法有多波長、多角度、多相位記錄。為了得到更高的存儲密度，可將幾種多重記錄方法綜合使用。

（2）數據傳輸速度高和存取時間短。全息圖采用整頁存儲和讀取的方式，一頁中的所有信息位都被并行地記錄和讀取。此外，全息數據庫可以用無慣性的光束偏轉或波長選擇等手段來尋址，不一定要用磁盤和光盤存儲中必需的機電式讀寫頭，因而數據傳輸速率和存取速率可以進一步提高。

（3）高冗余度。與按位存儲的磁盤和光盤不同，全息圖以分布式的方式存儲信息，每個信息位都存儲在全息圖的整個表面上或整個體積內，故記錄介質局部的缺陷和損傷不會引起信息的丟失。

（4）存儲可靠性高。全息存儲材料都選用光學性能好、化學性能穩定的銀鹽晶體、有機高分子聚合物或金屬化合物晶體。即使存儲載體有部分損壞，仍能讀取數據，全息存儲材料記錄的信息可以保持30年以上。

國外同軸式全息光盤數據存儲系統示意

介紹了這么多關于全息存儲的信息，那么壓電技術在全息存儲上有什么作用呢？

芯明天壓電技術產品

壓電技術是一種基于PZT逆壓電效應的微運動控制技術，它超高精度的位置控制與超快速的調節響應，為全息光存儲技術提供快速納米級的高精度光路控制。

芯明天基于壓電技術的壓電產品具有許多的種類，它可以是直線運動的，也可以是角度運動的，同時它也可是直線運動與角度運動相結合的壓電產品。

芯明天壓電物鏡定位器系列產品是專為帶載物鏡做納米級直線步進運動從而達到顯微、聚焦目的而設計的，它可實現顯微物鏡頭的直線精密位置調節，精度可達nm級，帶載能力可達500g，運動行程范圍可達1mm，而響應時間僅幾毫秒。

芯明天壓電偏轉鏡系列產品可實現對光路的高精度實時轉向調節，它可產生θx、θy 軸偏擺，并可選配直線運動軸，用于驅動反射/透射鏡片使其發生偏轉從而改變反射/透射光路的路徑方向。芯明天壓電偏轉鏡的偏轉范圍可達43mrad，承載能力可達φ110mm鏡片。它的精度可達nrad級，響應時間達毫秒量級。

1）壓電物鏡定位器系列產品

壓電物鏡定位器與物鏡之間通過適配器連接，將物鏡快速鎖定在預期位置。多種螺紋牙可選，如M27×0.75、M26×0.75、M26×1/36"、M25×0.75、W0.8×1/36"等，也可定制，便于與顯微鏡集成安裝。可匹配蔡司、尼康、奧林巴斯、徠卡等多種標準鏡頭。它也可通過適配器與手動調節臺相結合使用。