[发明专利]波导荧光数据存储器、制作方法与数据读取方法

说明书

 

技术领域

    本发明属于光信息存储技术，具体涉及利用多层平面荧光光波导结构实现数据信息的三维记录和读取。

 

背景技术

将信息存储下来的技术。其基本物理原理是：存储介质受到激光照射后，介质的某种性质(如反射率、反射光极化方向等)发生改变，介质性质的不同状态映射为不同的存储数据，存储数据的读出则通过识别存储单元性质的变化来实现。

目前得到广泛应用的CD光盘、DVD光盘等光存储介质以二进制数据的形式来存储信息。信息写入过程中，将编码后的数据送入光调制器，使激光源输出强度不同的光束。调制后的激光束通过光路系统，经物镜聚焦照射到介质上。存储介质经激光照射后被烧蚀出小凹坑，所以在存储介质上存在被烧蚀和未烧蚀两种不同的状态，分别对应两种不同的二进制状态0或1。读取信息时，激光扫描介质，在凹坑处入射光不返回，无凹坑处入射光大部分返回。根据光束反射能力的不同，将存储介质上的二进制信息读出，再将这些二进制代码解码为原始信息。

    但是，现如今的光盘存储器的面密度已经接近由电磁波衍射效应引起的空间分辨率极限，而下一代超高密度光学存储器将建立在突破衍射分辨率衍射极限的进场光学存储技术(T. D. Milster, “Near-field optics:A new tool for data storage” Proc. IEEE 88(9), pp.1480-1490, 2000; “Near-field optical data storage:avenues for improved performance”, Opt. Eng. , 40(10), pp.2255-2260, 2001)或突破光盘平面限制的三维光学存储技术上。

现有的三维多层位存储通常采用双光子记录的方法（Y.Kawata,H.Ishitobi,and S.Kawata,“Use of two-photon absorption in a photorefractive crystal for three-dimensional optical memory,”Opt.Lett,23,pp,756-758,1998），来提高存储密度和减少层间干扰。但是双光子技术需要采用结构复杂、体积庞大的大功率脉冲光源，成本昂贵。从而使得三维多层位存储技术仍处于实验室研究阶段，难以得到实际应用。

而对于采用双光子方式进行记录和读出数据的存储器，由于信号光的损耗问题，使得它存储单元的层数受到限制，进而直接影响存储器的容量。而如果采用荧光材料作为信息符的方式来实现存储器的记录和读出，就可以极大的增加数据的存储容量而且结构简单，记录和读出更加准确，且能有效地防止层间干扰。

 

发明内容

本发明的目的就是提供一种存储量大，数据的写入和读出可靠、迅速的波导荧光数据存储器及其读出方法。

波导荧光数据存储器，包括有至少一层波导，所述的波导结构是：中间层为芯层，在芯层的两侧为包层，芯层上设置有凹坑，凹坑内填充有荧光材料；芯层的材料的折射率大于包层的材料的折射率。

作为改进，所述的波导为两层以上，每层波导层叠排列。

作为优选，所述的荧光材料是[Eu₃(MFDA)₄(NO₃)(DMF)₃]_n。

作为优选，所述的芯层的材料是聚甲基丙烯酸甲酯。

作为优选，所述的包层的材料是聚二甲基硅氧烷。

作为改进，所述的凹坑在芯层上呈点阵状排布。

上述的波导荧光数据存储器的制作方法，包括如下步骤：第一步，通过激光光刻在芯层材料上刻印上凹坑；第二步，将荧光材料填充到刻印好的凹坑内；第三步，将包层材料叠合于芯层的两侧，并固定；第四步，采用胶水粘合的方法使多个波导叠合组成完整的多层波导荧光数据存储器。

基于上述波导荧光数据存储器的数据读取方法，包括如下步骤：将光束从波导的侧面射入芯层，光束在芯层上的入射角小于芯层与包层界面处的最大入射角，使荧光材料激发出荧光；通过获取荧光材料的发光点阵，得到存储的信息。

作为改进，光束对一层波层进行照射并获取到发光点阵信息之后，光束移动至另外一层，重复上述步骤。

综上所述，本发明具有如下优点：