一种基于熔融石英荧光信号的光存储方法及系统与流程

本发明属于光存储领域，更具体地，涉及一种基于熔融石英荧光信号的光存储方法及系统。

背景技术：

近年来，随着互联网与物联网等信息技术的飞速发展，人类在生产生活中产生的数据量也爆炸式增长。对于企业，数据中心等机构而言，如何有效保存这些海量数据是一项重要的挑战。目前主流的存储技术面临新的需求时往往存在一定的弊端。例如，常见的硬盘(hdd，ssd等)在使用过程中需要耗费大量的电能，并且这些设备的使用寿命不长，每3到5年需要对数据进行转录，不适用于数据长期保存。光盘，磁带等存储介质受限于材料，使用寿命多在十到二十年，并且抵抗火灾等突发状况的能力很弱。因此，近年来对新型光存储技术的研发越来越多地受到科研人员与企业的关注。相比于电存储与磁存储，光存储技术通常具备使用寿命长，存储密度高，环保节能的优点。随着飞秒激光技术的发展与普及，使得人们可以在透明材料内部存储信息，发展出了多维光存储技术。不同于传统的光盘技术，飞秒激光利用多光子吸收的原理，可将数据记录在材料内部数十到数百个数据层中，大大提高了存储容量。熔融石英是一种极具潜力的光存储材料，其物理化学性质稳定，能很好地满足光存储大容量，长寿命等需求。故研究一种基于熔融石英荧光信号的光存储方法具有重要意义。

2014年日本日立公司就已经开发出了熔融石英介质的三维存储技术，该方法通过在熔融石英内部写入微小的孔洞来记录数据，存储密度较低。但是随着社会的发展，人们对存储容量的需求越来越大，采用低存储密度的数据存储技术需要耗费更多的存储介质，占用大量的空间，一味的通过增大存储器件的体积来提高存储容量，越来越不受众。

技术实现要素：

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供一种基于熔融石英荧光信号的光存储方法及系统，用以解决现有技术存储密度较低的技术问题。

为了实现上述目的，本发明提出了一种基于熔融石英荧光信号的光存储方法，包括以下步骤：

s1、将需要存储的数据分成两部分；

s2、将第一光束聚焦到熔融石英的加工区域，通过控制第一光束的光强与作用时间，在熔融石英内部得到相应大小的孔洞，实现第一部分数据的写入，并在加工区域产生荧光信号；

s3、将第二光束聚焦到熔融石英的相同加工区域上，对荧光信号的强度进行调控，实现第二部分数据的写入，从而完成数据的存储。

进一步优选地，第一光束为飞秒激光，第二光束为纳秒激光或连续激光。

进一步优选地，采用光学显微镜测量孔洞的大小，对所述步骤s2中写入的部分数据进行读取。

进一步优选地，基于第二光束对熔融石英加工区域的加热效应，通过控制第二光束的光强和作用时间，对荧光信号的强度进行多阶调控，实现第二部分数据的写入；其中，第二光束产生的温度低于熔融石英的熔点。

进一步优选地，采用荧光显微镜对上述步骤s3中写入对数据进行读取。

本发明还提出了一种基于熔融石英荧光信号的光存储系统，包括：第一光发射器、第一反射镜、第二光发射器、第二反射镜、物镜和熔融石英；

第一光发射器用于产生第一光束，并控制第一光束的光强；

第一反射镜用于将第一光束反射到第二反射镜上；

第二反射镜用于透射第一光束至物镜上；

物镜用于将第一光束聚焦到熔融石英的加工区域；

熔融石英用于基于第一光束的不同光强与作用时间，在内部得到相应大小的孔洞，实现第一部分数据的写入，并在加工区域产生荧光信号；

第二光发射器用于产生第二光束；

第二反射镜用于反射第二光束至物镜上；

物镜还用于将第二光束聚焦到熔融石英的相同加工区域上；

熔融石英还用于基于第二光束对荧光信号的强度进行调控，实现第二部分数据的写入，从而完成数据的存储；

其中，两部分数据分开写入，第一光束和第二光束并不同时对熔融石英进行加工。

进一步优选地，第一光束为飞秒激光，第二光束为纳秒激光或连续激光。

进一步优选地，基于第二光束对熔融石英加工区域的加热效应，通过控制第二光束的光强和作用时间，对荧光信号的强度进行多阶调控，实现第二部分数据的写入；其中，第二光束产生的温度低于熔融石英的熔点。

总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案，能够取得以下有益效果：

1、本发明提出了一种基于熔融石英荧光信号的光存储方法，采用第一光束实现第一部分数据存储，并产生荧光信号后，进一步采用第二光束在熔融石英的相同加工区域上，对荧光信号的强度进行调控，实现第二部分数据的写入，上述方式通过拓展光存储的存储维度，在相同大小的熔融石英上，可以存储更多的数据，大大提高了存储容量，存储密度较高。

2、本发明所提出的基于熔融石英荧光信号的光存储方法，采用加工结构的光学散射信号与荧光信号分别存储数据，扩展了光存储的存储维度，该方法也可以方便地应用到其他具可单独调控荧光信号的存储材料中，实现类似的效果。

3、本发明提出了一种基于熔融石英荧光信号的光存储系统，该系统结构简单，将需要存储的数据分成两部分，在熔融石英的加工区域写入第一部分数据后，基于第二光束对上述加工区域处产生的荧光信号的强度进行调控，实现第二部分数据的写入，采用较小体积的熔融石英中可以实现更大容量的存储。

附图说明

图1为本发明实施例1提供的一种基于熔融石英荧光信号的光存储方法流程图；

图2为本发明实施例2提供的一种基于熔融石英荧光信号的光存储系统结构图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

实施例1、

一种基于熔融石英荧光信号的光存储方法，如图1所示，包括以下步骤：

s1、将需要存储的数据分成两部分；

s2、将第一光束聚焦到熔融石英的加工区域，通过控制第一光束的光强与作用时间，在熔融石英内部得到相应大小的孔洞，实现第一部分数据的写入，并在加工区域产生荧光信号；

具体的，本实施例中，第一光束为飞秒激光，其波长为λ1。基于孔洞对可见光的散射，可以采用普通的光学显微镜对这些孔洞进行成像来实现这部分数据的读取。孔洞的大小与激光脉冲的强度及作用时间正相关，强度越大，作用时间越长，孔洞越大。进一步地，第一光束在熔融石英产生孔洞的同时，会破坏熔融石英的硅氧键，在熔融石英内部留下缺陷，这些缺陷在合适波长的光的激发作用下，会产生各自的荧光信号。本实施例中，采用荧光显微镜对观察熔融石英的加工区域，熔融石英内部的缺陷在荧光显微镜光源(波长处于200nm-500nm之间)的激发作用下，产生各自的荧光信号。

s3、将第二光束聚焦到熔融石英的相同加工区域上，对荧光信号的强度进行调控，实现第二部分数据的写入，从而完成数据的存储。

具体的，本实施例中，第二光束为纳秒激光或连续激光，其波长为λ2。根据需要存储的数据选择合适的激光参数可将荧光信号强度调控到对应的数值上，实现第二部分数据的写入。具体的，根据需要存储的数据，选择合适的激光强度与作用时间，可对材料进行局部加热，根据加热温度与时间的不同可以降低材料中的缺陷数量，使荧光信号的强度降低，进而调控到预定的数值上，实现另外一部分数据的写入。本实施例中，第二光束为纳秒激光或连续激光，长脉宽激光光束对熔融石英加工区域的加热效应，可以使断裂的硅氧键重新结合，通过控制第二光束的光强和作用时间，从而对荧光信号的强度进行多阶调控，实现第二部分数据的写入；且这部分数据可以采用荧光显微镜等设备定量读取。进一步地，由于加热的温度远低于熔融石英的熔点，熔融石英内部的孔洞不会被破坏，使得熔融石英的加工区域，可以同时存储两部分数据，通过提高存储维度，大大提高了存储容量。

实施例2、

一种基于熔融石英荧光信号的光存储系统，如图2所示，包括：第一光发射器、第一反射镜、第二光发射器、第二反射镜、物镜和熔融石英；

第一光发射器用于产生第一光束，并控制第一光束的光强；具体的，本实施例中。第一光束为飞秒激光，其波长为λ1。

第一反射镜用于将第一光束反射到第二反射镜上；

第二反射镜用于透射第一光束至物镜上；

物镜用于将第一光束聚焦到熔融石英的加工区域；

熔融石英用于基于第一光束的不同光强与作用时间，在内部得到相应大小的孔洞，实现第一部分数据的写入，并在加工区域产生荧光信号；

第二光发射器用于产生第二光束；具体的，本实施例中。第二光束为纳秒激光或连续激光，其波长为λ2；

第二反射镜用于反射第二光束至物镜上；

物镜还用于将第二光束聚焦到熔融石英的相同加工区域上；

熔融石英还用于基于第二光束对荧光信号的强度进行调控，实现第二部分数据的写入，从而完成数据的存储；具体的，本实施例中，基于第二光束对熔融石英加工区域的加热效应，通过控制第二光束的光强和作用时间，对荧光信号的强度进行多阶调控，实现第二部分数据的写入；其中，第二光束产生的温度低于熔融石英的熔点。

其中，两部分数据分开写入，第一光束和第二光束并不同时对熔融石英进行加工。

本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。