聚甲基丙烯酸甲酯掺杂Ce3+的飞秒激光三维信息存储

用飞秒激光(200 fs,1 kHz,800 nm)脉冲在掺杂稀土离子Ce3 的聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)膜中进行了光存储实验研究,包括对样品的吸收光谱、激光照射前后的电子旋转共振(Electron spin resonance,ESR)光谱的测量和讨论。结果表明掺杂稀土离子Ce3 的聚甲基丙烯酸甲酯膜具有较低的写入阈值,有利于高速、并行的三维光存储。实验结果采用传统光学显微镜并行读出。给出了四层存储结果(点间距和层间距分别是4μm和16μm),并讨论了脉冲能量的大小对空腔尺寸的影响,进行高密度存储时,在保证读出信号灰度值足够大的情况下,应选择尽量小的激光脉冲写入能量。实验结果表明这种材料可以应用于三维光信息存储。     

双光子吸收三维数字光存储

双光子吸收三维数字光存储是实现超高密度光存储的一种重要方法,双光子吸收几率与作用光强的平方成正比,使得只有位于焦点小范围内的记录介质受到激发,双光子吸收激发的光致聚事作用,光致变色作用、光致荧光漂白、光折变等效应,引起这一小范围内记录介质的光学性质发生改变,结果能将信息写到亚微米尺度的体积单元中,实现三维数字光存储,这种双光子吸收三维数字光存储密度可达10^12Bits/cm^3。文章介绍了双光子吸收三维数字光存储的原理和进展。     

等曝光量时间递增双光子三维光存储

为提高双光子三维光存储的深层存储信息的读出信号强度和存储容量,根据Torok的光在多层介质中传播理论,模拟了折射率失配情况下(介质折射率为1.48,数值孔径为NA=0.65)双光子写入光束在不同存储深度处会聚点的强度分布,分析得到了会聚点处最大光强平方与存储深度的关系;根据原子的光吸收基本理论,分析得到了等曝光量写入光强不变情况下曝光时间随存储深度增加的递增关系;根据上述结果和利用自制的双光子三维光存储系统在光致变色存储材料中实现了连续八层的信息存储对比实验,实验结果表明等曝光量时间递增存储方法可有效提高存储容量和深层存储信息的读出信号强度.     

菌紫质高密度偏振全息光数据存储实验研究

实验研究了基因改性菌紫质BR_D96N薄膜在不同偏振光记录下的全息存储特性，比较了不同 偏振态记录光和读出光对衍射像光强及信噪比的影响. 实验结果表明，与其他偏振全息记录 相比，正交圆偏振光记录可实现衍射光偏振状态与散射噪声偏振状态的分离，得到高信噪比 的衍射像，同时还具有高的衍射效率. 以 He_Ne 激光器（633nm，3mW）为记录和读出光源 ，用空间光调制器作为数据输入元件，CCD作为数据读出器件，采用傅里叶变换全息记录的 方法，在 BR_D96N 薄膜样品60μm×42μm的面积上进行了正交圆偏振全息数据存储，达到 了2×10⁸bit/cm²的存储面密度，并实现了编码数据的无误读出与 还原. 关键词： 菌紫质 偏振全息 光致变色 光致各向异性 高密度光存储     

有机材料的双光子吸收物理特性及其应用

近年来，具有大双光子吸收截面的有机材料的物理性质及其应用的研究成为令人关注的重要研究课题。文章综述了有机材料的双光子吸收过程，物理特性以及其实验测试和研究方法，评述了有机材料的双光子吸收效应的应用，包括上转换散射，光学限幅，双光子荧光显微成像、三维光信息存储和光学微加工等。     

固体浸没透镜用于飞秒三维光存储研究

为进一步提高光存储密度，利用固体侵没透镜（SIL）与数值孔径为0.55的长工作距离物镜对飞秒激光脉冲进行聚焦，完成了PMMA及石英介质上的存储实验,并对聚焦物镜焦点与SIL底面离焦时的介质内焦点位置和系统的数值孔径进行了模拟。实验结果表明：当聚焦物镜焦点与SIL底面适当离焦时，实际聚焦在介质内的焦点深度不断加深，且系统的有效数值孔径不断增大。利用这一结果，在距PMMA表面20μm的地方得到了点间距1μm，层间距2.5μm的6层空间点阵；在距石英介质表面15μm的地方获得了点间距为0.6μm，层间距为2.5μm的5层空间点阵，其存储密度可达1.1×1012bits/cm3。     

会聚激光扫描铌酸锂晶体写入光波导时的最佳曝光间距

对利用激光精细加工技术在铌酸锂(LiNbO₃)晶体中写入光波导时的最佳曝光间距进行了详细地理论分析和实验研究.通过数值求解简化后的光折变动力学方程组，对会聚激光束沿不同方向扫描晶体时的最佳曝光间距进行了详细的数值模拟.结果表明：最佳曝光间距的选取与写入光束的扫描方向无关；当聚焦激光束平行于光轴扫描晶体时，得不到波导结构，但可以采用“三明治”辐照方式得到对称的折射率分布.采用会聚的绿激光束扫描掺铁铌酸锂(LiNbO₃：Fe)晶体进行了实验研究，晶体中的光致折射率变 关键词： 激光精细加工 最佳曝光间距 光波导 3晶体')" href="#">LiNbO₃晶体     

被动光学限幅器的机制与研究进展

被动光学限幅器是利用介质的非线性光学性质实现对光的强度进行控制的器件，它在科研，军事和民用方面都具有广泛的应用，文章讨论了被动光学限幅器的反饱和吸收，双光子吸收，自由载流子吸收，非线性折射，光致散射和光折变机制，每种机制在光限幅器应用中的有效性及局限性，介绍了国内外研究状况及自己的工作；指出了今后被动光学限幅器研究的发展方向。     

(2+1)维光折变波导阵列的制作

对四个点光源进行光学傅里叶变换,在自散焦光折变晶体中成功地制作了6μm×6μm间隔的并行(2+1)维阵列波导300余条,并证明了阵列波导实质上是二维体相位栅.实验研究了点光源间距、点光源尺寸及写入时间对阵列波导制作的影响,并分析了在自散焦光生伏打光折变介质中形成阵列波导的原理.     

折射率失配对双光子三维光存储中像差的影响

双光子吸收三维光信息存储是实现高密度光存储的重要方法。三维数据写入过程中光束需经过两层不同的介质(如空气和存储材料),对像差和存储效果产生很大的影响,因此在理论和实验上分析系统各项光学参量对折射率失配引起的像差和存储效果的影响具有很大的意义。首先建立光学存储系统模型,在平行平板条件下,利用波像差函数推导展开,获得五项初级(赛德耳)像差,即球差、彗差、像散、场曲、畸变,然后对于存储材料在水平和倾斜两种情况下对初级像差进行模拟计算与分析,理论模拟与实验表明:物镜的数值孔径越大,像差随着存储深度增加而增大的速度就越快。     

基于有限状态机的光存储伺服系统设计

采用有限状态机描述光存储伺服系统的状态转换过程。有限状态机通过CPLD硬件实现,以控制光学头的运动状态。根据DVD伺服标准的要求,设计超前滞后补偿器对整个伺服环路进行补偿。利用标准光学头和标准盘片对整个伺服系统进行了测试。测试结果表明,该伺服系统精度较高,聚焦精度小于10%,循迹精度小于20%,对于标准盘片能得到较高的Jitter(<8%)。     

DNA microarray scanner with a DVD pick-up head

A low-cost highly sensitive DNA microarray scanner for fluorescent detection is developed based on the pick-up head of a commercially available optical storage device, DVD. A laser beam of 650 nm, generated by a DVD laser diode, is used for dynamic auto-focusing as well as the excitation of Cy5 fluorescent dye. The fluorescence intensity emitted from Cy5 dye is measured by a photomultiplier tube (PMT). In contrast to other microarray scanners, the DVD-based scanner offers the auto-focusing function using the focus error signal (FES) and a voice coil motor (VCM), and this enables fast response, high accuracy and compact size. The fluorescence-detecting performance of the scanner is inspected by using a commercial BAC (bacterial artificial chromosome) oligonucleotide chip and a scanner evaluation microarray (DS01). Experiments have shown that the DVD-based scanner meets the limit of detection, ensuring the feasibility of a low-cost, highly sensitive DNA microarray scanner.     

双光头多层数据存储系统同步聚焦误差检测

为实现共焦双光头多层数据存储系统,需要对双光头同步聚焦误差进行检测,以确定聚焦伺服跟踪精度,验证系统的可行性。首先利用几何光学的ABCD变换矩阵计算双光头输出能量与光头间距离的关系,确定其线性工作范围;其次通过输入不同频率的正弦信号驱动音圈电机,获得静止状态、下光头运动状态以及双光头同步运动状态下,四象限探测器的输出信号;最后对输出信号进行频域分析,可计算得到由于双光头参量失配而导致的同步聚焦误差在不同频率下的幅值。实验结果表明,在20 Hz、峰-峰值0.5 V正弦信号作用下,同步聚焦误差幅值在1μm以下,可以满足共焦双光头多层数据存储系统的聚焦伺服跟踪要求。     

Use of continuous-wave illumination for two-photon three-dimensional optical bit data storage in a photobleaching polymer

We show that a continuous-wave laser beam at an infrared wavelength of 800 nm can be used for two-photon three-dimensional bit data storage in a photobleaching polymer. We successfully demonstrate recording and reading of six layers of data bits with a transverse bit separation of 4.3microm and an axial layer separation of 20microm . This result leads to a three-dimensional bit density of approximately 3Gbits/cm(3) .     

基于DVD读取头的光学探头电路设计

随着工业精密测量对于精度和分辨率的要求越来越高,光学探头在工业精密测量中得到了广泛的应用。由于DVD读取头的聚焦误差信号FES(Focus Error Signal)即S曲线的一部分与失焦距离成线性关系,因此稍作改进就可以做光学探头,用来进行微小位移的测量[1]。文中给出了其电路设计,该电路分成两个部分,一个是LD功率自动控制电路,一个是FES获取电路。经过实验测试,利用该电路可以获得良好的S曲线,可实现对微器件(几何尺寸数毫米至数微米,精度参数多为微纳米数量级)的精确测量。该电路设计具有结构简单、抗干扰能力强等突出优点。     

Movement dynamics analysis for an optical pickup head lens actuator in a digital versatile disc system

With the rapid development of CD/DVD(compact disc/digital versatile disc)technology,the disc rotation speed and the information density have increased greatly to fulfil the demand of high informatiopn bit rate transfer,As one of the most important elements in a DVD pickup head,objective lens actuators are required to provide a more precise means to accurately follow the disc deviation.The design of the lens actuator becomes all the more important and critical.In order to give complete suggestion to the design of the lens actuator,we put forward the movement differnetial equations as a new theoretical means to analyse the characteristics of the lens actuator reliably and rigorously.Based on the theoretical analyses,many important and effective methods are propsed.A typical experiment verifies that the performance of our lens actuator head,which adopts these methods,can satisfy the high speed and high density requirement of DVD systems.     

DVD光学头的RBF神经网络自适应PID控制器设计

为了使三维光存储技术的应用水平得到提高,以DVD伺服技术、双光子吸收技术为基础组建了一套信息存储系统。针对DVD光学读取头系统,采用RBF神经网络自适应PID控制器进行控制,充分利用RBF神经网络的自学习和全局非线性逼近能力,在线调整修正PID控制器的3个参数,使其达到一种最优控制,并通过MATLAB软件进行了计算机仿真。由仿真结果可以得出:通过应用RBF神经网络自适应PID控制算法,系统单位阶跃响应的调整时间为0.25 s,并使系统的超调量降低到几乎为零。     

单光子和双光子激发的超歧化聚合物的光谱学特性研究

研究了二种新型超歧化聚合物在氯仿和二甲基甲酰胺溶剂中的飞秒激光单光子和双光子激发的光谱学特性．这二种聚合物是以苯为核、以对二甲氧基苯为连接单元，分别以二甲基苯胺为端基或以特丁基苯为端基的超歧化共轭聚合物．结果表明这种超歧化聚合物具有较大的溶剂极性相关的飞秒双光子吸收截面，不同的端基不仅影响分子内的电荷转移，而且导致超歧化分子共轭程度的变化．作为一种潜在的光学非线性材料，利用这种大的双光子吸收截面的超歧化聚合物可实现了飞秒双光子直写的三维高密度数据存储．     

基于菌紫质F态的永久光存储研究

在线偏振飞秒激光激发下, 菌紫质通过双光子光化学反应可以生成具有永久光致各向异性的蓝移产物F₅₄₀态. 基于F₅₄₀态的永久光致各向异性, 通过调控飞秒激光空间光场分布, 可以在菌紫质薄膜中实现永久光信息存储. 本文使用纯相位型空间光调制器调制飞秒激光光场, 在物镜焦平面上生成光学点阵图案, 可以将信息快速记录在菌紫质薄膜中. 同时, 通过改变入射激光偏振方向, 可以实现偏振复用光存储, 这在高密度光存储和数据加密领域具有潜在应用.