[发明专利]一种聚丙烯腈用作光存储介质的多维光存储方法

说明书

本发明属于光存储领域，公开了一种聚丙烯腈用作光存储介质的多维光存储方法，聚丙烯腈可作为光存储介质应用。本发明首次将聚丙烯腈用作光存储介质用于光存储，在聚丙烯腈中写入存储数据时，所需的激光能量显著低于熔融石英加工所需能量，能够极大地降低多维光存储系统对飞秒激光器的性能需求，有效降低系统成本。并且，本发明还提供了2种激光加工优选的改性结构，即，微孔结构、各向异性结构，作为存储单元设计，可灵活运用。

技术领域

本发明属于光存储领域，更具体地，涉及一种聚丙烯腈用作光存储介质的多维光存储方法。

背景技术

我们正进入一个数字时代，世界的数字化带来了海量的数据，根据IDC预测，全球数据量每两年就会翻倍，2025年全球数据总量预计可达175ZB(1ZB＝10⁹TB＝10¹²GB)。用现有技术储存这些数据会带来两大问题：一个是极高的电力消耗，常见的硬盘在使用中需要消耗大量的电能，根据美国自然资源保护协会统计，到2020年全美用于数据存储上的电量将达到1400亿千瓦时，相当于英国2013年全年发电量的1/3。第二个是需要占用大量的空间，现有存储技术的单位存储密度都较低，如果采用蓝光光盘来存储175ZB的数据，它们堆叠起来可绕地球222圈。在现有数据存储技术中，光存储因其“离线”存储特性有着绿色节能的优点，在闲置状态几乎不消耗电力，以50年使用周期估算，光存储系统消耗的电力不到硬盘系统的1％。随着超分辨光存储技术与多维光存储技术的出现，光盘的容量有望达到数十TB甚至PB量级(1TB＝10³GB，1PB＝10⁶GB)。因此，近年来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。

在现有的新型光存储技术路线中，基于熔融石英的多维光存储技术是较受关注与较有产业化前景的技术之一。2013年，日本日立中央研究院的研究人员利用飞秒激光在熔融石英中产生的微孔结构实现了三维光存储技术。利用多脉冲加工，还可在熔融石英中形成纳米光栅结构，该结构具有双折射特性，其慢轴方向可由激光偏振调控，光程延迟值可由激光强度调控，可用于实现五维光存储。2010年，Shimotsuma等人首次展示了利用纳米光栅结构存储信息的原理。2014年，南安普顿的张静宇博士等将一个无机械转动部件的激光调制系统应用到五维度光存储写入装置中，在原有激光直写系统基础上将写入速度提高了两个数量级。目前，微软与南安普顿就五维光存储技术展开了深度合作，开展了专门用于下一代云存储的Project Silica项目，并在2019年与华纳兄弟合作，将75.68GB的电影《超人》存储在一张75mm*75mm*2mm大小的熔融石英中，受到了广泛关注。但是，由于熔融石英的加工阈值很高，基于熔融石英的多维光存储系统往往需要配备高功率的飞秒激光器，而该设备动辄数十上百万的价格严重制约了多维光存储技术的产业化。并且，此前该纳米光栅结构只在熔融石英、氧化锗玻璃、蓝宝石、金刚石、ULE玻璃等少数无机材料中产生，均无法解决结构加工阈值过高的问题，限制了该多维光存储系统的产业化应用。为了解决上述问题，需要寻找新的替代材料。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明的目的在于提供一种聚丙烯腈用作光存储介质的多维光存储方法，首次将聚丙烯腈用作光存储介质用于光存储，在聚丙烯腈中写入存储数据时，所需的激光能量显著低于熔融石英加工所需能量，能够极大地降低多维光存储系统对飞秒激光器的性能需求，有效降低系统成本。并且，本发明还提供了2种激光加工优选的改性结构，即，微孔结构、各向异性结构，作为存储单元设计，可灵活运用。

为实现上述目的，按照本发明，提供了聚丙烯腈作为光存储介质的应用。

作为本发明的进一步优选，所述聚丙烯腈在写入数据时，配合使用有飞秒激光器，所述飞秒激光器产生的激光用于在所述聚丙烯腈中加工形成微孔结构。

作为本发明的进一步优选，所述聚丙烯腈在读取数据时，是利用微孔结构对照明光的散射，实现数据读取。