图像式并行读写的光信息数字存储方法与流程

本发明涉及一种在大数据存储技术领域，特别是一种基于图像式并行读写的光信息数字存储方法。

背景技术：

随着人工智能、互联网、通信技术的快速发展，人类社会已经快速进入大数据时代。预计到2025年，全球需要存储的数据将达到163zb(泽比特)，是2016年产生数据(16.1zb)的十倍。当前，数据中心依旧依赖于光盘存储，光盘是利用激光束在记录表面存储信息，根据激光束和反射光的强弱不同可以实现信息读写，数据信息在光盘表面以二进制“0”“1”的形式保存。

传统的光盘读写主要在光驱中进行，光驱的激光头是从光盘读写信息的执行部件，但传统光盘读写主要以单点扫描方式进行，其读写速度较慢，在大数据存储领域，所以急需发明一种快速高效读写光存储技术。近年来，随着数字空间微镜反射器(digitalmirrordevic简称dmd)制造工艺的不断提升，加速了dmd的市场化，进而推动了其被诸多领域应用，dmd其明显的优势主要体现在像素小，填充比高，响应速度快和对比度高等优点，基于dmd的数字光刻系统逐渐成为数字光刻技术的热点。dmd在系统应用中的优势在于更适合快速，大面积加工的光刻领域，结合电动移动平台，可实现快速曝光拼接。光学显微技术其具有宽场成像的特点，是指透过样品或从样品反射回来的可见光，通过一个或多个透镜后，能够得到微小样品的放大图像的技术。所得图像可以通过目镜直接用眼睛观察，也可以用感光板或数字化图像探测器如ccd、cmos进行记录，还可以在计算机上进行显示和分析处理。所以结合dmd数字光刻技术和光学显微成像技术，可实现图像式并行读写的光信息数字存储。

技术实现要素：

本发明的目的在于克服了上述现有技术的不足，提供了一种基于图像式并行读写的光信息数字存储技术。结合dmd数字光刻技术和光学显微成像技术，实现并行读写的光信息数字存储。

为达到上述目的，本发明的技术解决方案如下：

一种基于图像式并行读写的光信息数字存储方法，包括以下步骤：

s1)采用磁控溅射方法在光盘基片上镀一层相变材料薄膜；

s2)搭建激光刻写数据装置，并将光盘放置到激光刻写数据装置的运动平台上；

s3)刻写数据：

s3.1)通过电脑将数据文件导入编码器，编码器将数据文件转化为“0”、“1”分布的二值图像；

s3.2)将上述二值图像“0”、“1”的数字信号导入dmd，同时控制运动平台在相变材料上曝光拼接，实现数据记录，或将“0”、“1”图案进一步转移到光盘基片上；

s4)采用磁控溅射方法在光盘上的相变材料薄膜上和光盘基片上镀一层金属al薄膜作为反射层；

s5)搭建白光读取数据装置，并将光盘放置到白光读取数据装置的运动平台上；

s6)读取数据；

s6.1)通过ccd得到光盘的样品表面形貌，经图像处理分析器转化为“0”、“1”分布的二值图像；

s6.2)“0”、“1”分布的二值图像通过解码器被还原成原始数据文件，实现数据读取。

与现有技术相比，本发明的技术效果是通过结合光学显微技术和dmd数字光刻技术，实现图像式并行读写的光信息数字存储，使读写速度更快。

附图说明

图1本发明图像式并行读写的光信息数字存储技术刻写装置示意图；

图2本发明图像式并行读写的光信息数字存储技术读取装置示意图；

图3二值图像；

图4光盘表面形貌

图中：1-激光光源，2-光束，3-扩束镜，4-光束整形器，5-dmd,6-透镜，7-光盘，8-运动平台，9-底座，10-编码器，11-电机控制器，12-电脑，13-led白光光源，14-分光镜，15-透镜，16-透镜，17-ccd，18-图像处理分析器，19-解码器。

具体实施方式

下面通过实施例和附图对本发明作进一步说明，但不应以此限制本发明的保护范围。

实施例1：

s1)采用磁控溅射方法在光盘基片上镀一层相变材料薄膜；

s2)将镀上相变材料的光盘7放到运动平台8上，如图1所示；

s3)刻写数据：如图1为刻写数据装置示意图，激光光束依次通过扩束镜3、光束整形器4、dmd5、透镜6后照射到光盘7表面；dmd5和运功平台8分别通过编码器10和电机控制器11由电脑12来控制；

s3.1)通过电脑12将数据文件导入编码器10转化为“0”、“1”分布的二值图像，如图3所示；

s3.2)将上述二值图像“0”、“1”分布的数字信号导入dmd5，同时控制运动平台8，使光盘7的相变材料薄膜上进行曝光拼接，实现数据记录，得到的光盘7表面形貌，如图4所示，其中，黑色部分表示记录点阵“1”，白色部分表示记录点阵“0”，或将“0”、“1”图案进一步转移到光盘基片上；

s4)再次采用磁控溅射方法在光盘上的相变材料薄膜上和光盘基片上镀一层金属al薄膜作为反射层；

s5)将光盘7放到运动平台8上，如图2所示；

s6)读取数据：如图2为读取数据装置示意图，led白光光束依次通过分束镜14、透镜15、照射到光盘7表面，经表面反射后依次通过透镜15、分束镜14、透镜16后到达ccd17；ccd17和运动平台8分别通过图像处理分析器18、解码器19和电机控制器11由电脑12控制；

s6.1)通过ccd17得到光盘7的样品表面形貌，如图4所示，经图像处理分析器18转化为“0”、“1”分布的二值图像，如图3所示；

s6.2)“0”、“1”分布的二值图像通过解码器19被还原成原始数据文件，实现数据读取。

技术特征：

技术总结
一种基于图像式并行读写的光信息数字存储方法，基于图像式并行读写的光信息数字存储原理，将数据文件经编码器转化为“0”“1”分布的的二值图像，结合DMD数字微镜反射器和运动平台在相变材料上快速曝光拼接，实现数据记录；结合光学显微成像技术，依次经过图片处理分析和解码器精确还原数据文件，实现数据读取。本发明简单实用，可以在大数据光盘存储领域实现快速读写操作。

技术研发人员：魏劲松;王正伟;王阳;魏涛;张奎
受保护的技术使用者：中国科学院上海光学精密机械研究所
技术研发日：2018.07.06
技术公布日：2019.01.01