专利名称：红光半导体激光器的用途的制作方法
技术领域：
本发明属信息存储。
以全息存储为基础的三维存储技术同时具有容量大、数据传输速度高、数据搜索时间短等优良性能。三维体全息存储技术以页面全息图的方式并行的在介质的整个体积内进行信息存储和检索(J.H.Hong et al.，Volume holographic memory systemstechniques and architectures，Optical Engineering 34(1995)2193)。理论估计存储密度可达1013bits/cm3，数据传输速率可达到或超过109bits/s，读取一个数据页面(每页包含高达106bits)的时间小于100μs。但现有的关于三维存储器的研究通常利用绿光光源作为读出光源，固定时间难以保证，并且不利于系统的小型化。
国内外的光子存储器的读出光源一般采用半导体泵浦固体YAG倍频激光器，优点是记录时间短，同时可以保证读出时光栅矢量匹配，其主要弱点在于光源体积太大，成本较高，不利于整个系统的集成，而且在读出信息的同时也不可避免地满足噪音栅的位相匹配，这样不利于信噪比的提高；再者用此方法记录的晶体需要进行热固定或其他额外的固定方法，这样会导致操作的复杂和固定后衍射效率的降低。
本发明目的是提供一种红光半导体激光器的用途。固定式三维全息存储装置的读出光源利用红光半导体激光器，解决了光固定时间难以保证的难题，信息存储时间长，使其更好地应用于多媒体数据等信息存储领域。由于半导体激光器体积小、成本低，使得三维海量光子存储器易于小型化，降低成本，写入读出过程简单易用，并能提高信噪比，可适应未来信息高速发展的需要。
固定式三维全息存储装置包括写入系统和读出系统。写入系统包括计算机、精密转台、写入光源、透镜、空间滤波器、空间光调制器、反射镜、光折变晶体(如单掺、双掺铌酸锂，钽酸锂)与电荷耦合器件CCD构成；读出系统包括计算机、精密转台、狭缝、相位失配调整器、红光半导体激光器读出光源、光折变晶体(如单掺、双掺铌酸锂，钽酸锂)、透镜与CCD构成；读出系统中使用的光折变晶体是利用写入系统记录了信息的光折变晶体。
空间光调制器由计算机控制显示所要存储信息，光折变晶体被固定在精密转台上，精密转台由计算机控制可转到需要的任意角度，CCD采集的图象送回计算机进行处理。在使用绿光记录红光读出时要使用相位失配调整器，以达到相位匹配的目的。相位失配调整器为双凸非规则透镜，横向焦距为50～400mm，纵向焦距为300mm～无穷大。
本发明采用光折变晶体(如单掺、双掺铌酸锂，钽酸锂)作为三维全息存储光盘材料，利用晶体的光折变特性进行全息存储，采用绿光激光器(波长532nm)作为写入系统光源，采用红光小型半导体激光器(650～690nm，典型波长670nm)作为读出光源，利用双凸非规则透镜作为相位失配调整器，采用动态差分方法进行编码解码。
下面结合说明书附图详细描述本发明
图1是写入系统示意图；图2是读出系统示意图；图3是光折变晶体中全息图的记录和读出曲线。
(一)写入过程(图1)I、由计算机112控制将存储文件进行编码，形成编码图形，并控制空间光调制器104产生编码图像或存储图像(若直接存储图像)；II、写入时用绿光激光器(波长532nm)100作为写入光源，写入光从激光器100发出后，经分束镜101分为二束光，其中一束光1经滤波器102滤波，再经透镜103准直，再经空间光调制器104调制成所需信息光后，经反射镜105反射，再经聚焦透镜106入射到晶体107上；另一束光2经反射镜108反射作为参考光直接入射到晶体107上，两束光在晶体107中干涉记录光栅。III、记录完毕后由计算机控制转台109转动角度进行下一存储图像的存储。从而达到存储多页全息图的目的。
(二)读出过程(图2)I、由计算机206控制转台203转到所需角度，用半导体激光器200(波长650～690nm，典型波长670nm)作为读出光源，读出光从激光器200发出后，经狭缝201调制后，再经作为相位失配调整器的双凸非规则透镜202，入射到晶体204上，其衍射光通过透镜207成像在CCD205上，CCD205接收光图像信息，通过计算机进行解码并还原成计算机文件；II、计算机控制转台203转动到下一角度读取原来存储的图像(文件)。
本发明采用的光折变晶体作为三维全息存储光盘材料，其组分如下同成分单掺铌酸锂掺铁0.02～0.05wt％钽酸锂晶体 掺铁0.02～0.05wt％双掺铌酸锂晶体 掺铁0.007～0.03wt％与掺镁1.0～5.5mol.％、掺铁0.01～0.05wt.％与掺铟0.75～3.0mol.％或掺铁0.02～0.06wt.％与掺锌1.5～6.5mol.％，其中同成分配比为[Li]/[Nb]＝0.87～0.95。
利用红光半导体激光器读出使得信息存储时间远长于一百年(记录和读出曲线见附图3，此图为写入与读出过程。t1＝7.52301×1095秒～无穷大，即红光读出时存储寿命＞＞100年，t2＝769.2328秒(绿光读出时存储寿命)，绿光擦除与写入时间比＞10∶1，同时提高了系统的集成度和信息读出的信噪比。仍然采用国际上惯用的蓝绿光写入，而利用红光半导体微型激光器作为读出光源，双凸非规则透镜作为相位失配调整器，能够大面积无畸变的复原存储图像，使之可以实用化。红光半导体激光器体积小，大大减小了系统的尺寸，有利于系统的小型化、紧凑化；读出光波长远离写入光波长，在读出过程中几乎没有对信息的擦除作用，采用这种技术信息存储寿命将远大于一百年，巧妙的解决了信息固定的难题；同时由于光栅矢量的失配，会大大抑制写入的噪音栅的读出，进一步提高图像的信噪比，实现清晰度图像的再现；再者红光半导体激光器本身就有低成本的优势，也大大降低了整个系统的造价。
权利要求
1.一种红光半导体激光器的用途，其特征在于它作为固定式三维全息存储装置中的读出光源。
2.按照权利要求1所说的红光半导体激光器的用途，其特征在于所说的红光波长为650～690nm。
3.权利要求1-2所说的红光半导体激光器的用途，其特征在于所说的红光波长为670nm。
全文摘要
本发明属信息存储。将红光半导体激光器用作三维全息存储装置中的读出光源。本发明包括计算机、精密转台、写入光源、读出光源、透镜、空间滤波器、空间光调制器、反射镜、相位失配调整器、光折变晶体(如单掺、双掺铌酸锂,钽酸锂)与CCD构成;利用绿光(532nm)作为写入光,读出光波长(650—690nm,典型波长670nm)远离写入光的波长,使得图像的信噪比大大提高,并解决了光固定的难题。本发明用红光半导体激光作为读出光源,解决了现有存储器用原写入光源读出的一些弱点,大大压缩了系统的尺寸,使信息存储寿命远大于一百年,解决了信息固定的难题。
文档编号G11B11/00GK1274916SQ0012109
公开日2000年11月29日 申请日期2000年7月20日 优先权日2000年7月20日
发明者许京军, 张心正, 黄晖, 乔海军, 吴强, 唐柏权, 张光寅 申请人:南开大学