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压电技术在全息存储中的应用

    随着社会的发展和技术的进步,人们对信息的需求不断增加,由于信息的多媒体化,人们处理的数据不再是简单的文字、声音、图像,而是由高清晰度的和高质量的声音和运动图像等综合在一起的数字多媒体信息。对信息数据存储的要求也越来越高,特别是对存储量和速率的需求,促进了各种存储技术的发展。现有的存储技术,如磁存储和半导体存储等虽然仍在不断地改进以满足人们对超大容量和高存取速率的要求,但是这些存储手段正逐渐接近其物理极限。而全息存储将是更理想的存储技术。全息光存储技术是一种具有发展潜力的信息存储技术,因其具有高信息冗余度、高存储容量和高存取速率等优点而日益受到关注。

 

全息存储技术

全息存储是利用光的干涉,在记录材料上以全息的形式记录信息,并在特定条件下以衍射形式恢复所存储的信息的一种超高密度存储技术。

全息记录原理与全息照相原理相同,但具体方法却有所差别。一是数据不是放在底片上,而是放在具有光反射特性的材料里,一块像小方糖大小的介质上含有上千个页,每一页可包含几百万比特信息;二是使用物光的方式不同。

全息存储在写入操作中,激光器输出的一束激光被分成两束,其中一束被扩束后作为参考光投射到记录介质上。另一束激光被扩束后,经过被记录物表面的反射,作为物光也投射到记录介质上。物光用以携带数据,它被扩大到能够完全照射在整个立体光调制器(SLM)上。SLM类似一个LCD壁板,它以亮和暗的像素阵列用整页的方式显示所要存储的二进制数据。物光穿过SLM后,有的点亮,有的点暗,也就是携带了该页的数据。然后,同参考光在介质内起作用,把整页的数据都变成干涉条纹图样,整页的数据便通过干涉图样存放在介质中。

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注:图片来源网络

 

读数据时,只要用参考光照射存储介质,同其内部干涉图样起衍射作用便可以还原先写进去的亮的和暗的像素(表示10)构成的图像,落在CCD(电荷耦合器件)构成的读取阵列上,于是,便可读取整页的数据。

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注:图片来源网络

 

全息存储的特点

1)存储密度高、容量大。高存储密度是通过在感光材料的同一区域记录多张全息图得到的。目前常用的多重记录方法有多波长、多角度、多相位记录。为了得到更高的存储密度,可将几种多重记录方法综合使用。

2)数据传输速度高和存取时间短。全息图采用整页存储和读取的方式,一页中的所有信息位都被并行地记录和读取。此外,全息数据库可以用无惯性的光束偏转或波长选择等手段来寻址,不一定要用磁盘和光盘存储中必需的机电式读写头,因而数据传输速率和存取速率可以进一步提高。

3)高冗余度。与按位存储的磁盘和光盘不同,全息图以分布式的方式存储信息,每个信息位都存储在全息图的整个表面上或整个体积内,故记录介质局部的缺陷和损伤不会引起信息的丢失。

4)存储可靠性高。全息存储材料都选用光学性能好、化学性能稳定的银盐晶体、有机高分子聚合物或金属化合物晶体。即使存储载体有部分损坏,仍能读取数据,全息存储材料记录的信息可以保持30年以上。

 

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国外同轴式全息光盘数据存储系统示意

 

介绍了这么多关于全息存储的信息,那么压电技术在全息存储上有什么作用呢?

 

芯明天压电技术产品

压电技术是一种基于PZT逆压电效应的微运动控制技术,它超高精度的位置控制与超快速的调节响应,为全息光存储技术提供快速纳米级的高精度光路控制。

芯明天基于压电技术的压电产品具有许多的种类,它可以是直线运动的,也可以是角度运动的,同时它也可是直线运动与角度运动相结合的压电产品。

芯明天压电物镜定位器系列产品是专为带载物镜做纳米级直线步进运动从而达到显微、聚焦目的而设计的,它可实现显微物镜头的直线精密位置调节,精度可达nm级,带载能力可达500g,运动行程范围可达1mm,而响应时间仅几毫秒。

芯明天压电偏转镜系列产品可实现对光路的高精度实时转向调节,它可产生θx、θy 轴偏摆,并可选配直线运动轴,用于驱动反射/透射镜片使其发生偏转从而改变反射/透射光路的路径方向。芯明天压电偏转镜的偏转范围可达43mrad,承载能力可达φ110mm镜片。它的精度可达nrad级,响应时间达毫秒量级。

 

1)压电物镜定位器系列产品

压电物镜定位器与物镜之间通过适配器连接,将物镜快速锁定在预期位置。多种螺纹牙可选,如M27×0.75M26×0.75M26×1/36"M25×0.75W0.8×1/36"等,也可定制,便于与显微镜集成安装。可匹配蔡司、尼康、奥林巴斯、徕卡等多种标准镜头。它也可通过适配器与手动调节台相结合使用。

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P73系列压电物镜定位器

 

技术参数

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P76系列压电物镜定位器

技术参数

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2)芯明天压电偏转镜系列产品

压电偏转镜是以压电陶瓷作为驱动元件,内部采用无回差柔性铰链并联导向结构设计,外部机械结构通过内部多支压电陶瓷的伸缩来实现单轴或多轴角度偏转运动,补偿量小,确保偏转镜具有很高的运动精度和稳定性,通过内置高精度传感器进行闭环控制,实现亚微弧度分辨率及微弧度定位精度。

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 P33系列压电偏转镜

技术参数

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P35A系列压电偏转镜

技术参数

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