一种可逆相变材料高密度存储装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种基于双光束超分辨技术的可逆相变材料高密度存储装置，包括衍射受限的激发光生成组件用于引发光记录；中心光强为零的抑制光生成组件用于抑制光记录；光盘组件中光盘的记录层由半导体合金相变材料构成，在激光的作用下相变材料发生晶相和非晶相之间的可逆变换，导致材料的反射率、折射率等发生相应的可逆变化，能实现信息的超分辨记录；将发光离子掺杂到相变材料中，在合适波长激发光诱导下发出荧光，能实现记录信息的超分辨读出。本发明专利技术的基于双光束超分辨技术的可逆相变材料高密度存储装置及方法能实现超分辨读写的功能，解决了因衍射极限的约束而无法继续提升光盘存储容量的问题。

【技术实现步骤摘要】
一种可逆相变材料高密度存储装置
本专利技术涉及光盘存储介质相关存储方法
，特别是涉及一种基于双光束超分辨技术的可逆相变材料高密度存储装置。
技术介绍
光盘于20世纪70年代诞生后，随着光盘存储技术的不断进步，基于无机材料的相变可擦写型光盘的地位日益显现出来。相变光盘是利用光-热过程使半导体合金薄膜的晶态(crystallinestate)与非晶态(amorphousstate)产生可逆相变，达到信号的写入、读出和擦除的目的。相变材料的晶态处于吉布斯自由能的最低位置，是稳定态；非晶态处于吉布斯自由能的较高位置，是亚稳态。写入信息时，用较高功率和较短脉冲激光辐射处于晶态的薄膜材料，使材料的温度上升至熔点以上，然后通过液相快冷，转变为非晶态，这时的材料为长程无序，具有较低的反射率；擦除信息时，用较低功率和较宽脉冲激光辐射处于非晶态的已写入信息，使温度上升并稍微低于熔点，此时又回到晶态，具有较高的反射率。信息的读出利用记录点和非记录点的反射率差异来区分。但是，由于受到衍射极限的约束，写入光斑的大小始终无法达到其波长的1/2以下，导致无法进一步提升光盘存储密度；同时，基于晶态和非晶态反射率差值来实现数据的读出具有很大的约束性，因为其反射率对比度通常是小于30％的，信噪比较小，不利于信号的读取；如果是超分辨写入，则记录光斑的尺寸将会更小，如果还是利用反射率对比度来实现数据的读取，其信噪比将进一步减小。所以，进一步提升相变光盘存储密度以及增强信号对比度变得尤为重要。
技术实现思路
鉴于以上所述现有技术的缺点，本专利技术的目的在于提供一种基于双光束超分辨技术的可逆相变材料高密度存储装置及方法，用于解决现有技术中因衍射极限的约束而无法继续提升光盘存储容量的问题。为实现上述目的及其他相关目的，本专利技术提供一种基于双光束超分辨技术的可逆相变材料高密度存储装置。本专利技术的技术解决方案如下：一种可逆相变材料高密度存储装置，其特点在于：包括：激发光生成组件，用于引发相变材料光记录；抑制光生成组件，用于抑制相变材料光记录；二相色透镜，用于反射激发光透射抑制光；光盘组件，用于实现光盘相变材料上的超分辨写入和读出。所述激发光生成组件包括第一激光光源，以及沿第一激光光源传输方向依次放置的第一聚焦透镜、第二聚焦透镜、第一二分之一波片和反射镜。所述第一激光光源用于生成平行激发光，所述第一聚焦透镜和第二聚焦透镜用于激光扩束；所述第一二分之一波片用于将所述平行光处理为第一线偏振光；所述反射镜用于改变光束的传输方向。所述抑制光生成组件包括第二激光光源，以及沿第二激光光源传输方向依次放置的第三聚焦透镜、第四聚焦透镜、第二二分之一波片、涡旋相位板、锥棱镜和第五聚焦透镜。所述第二激光光源用于生成抑制光，所述第三聚焦透镜和第四聚焦透镜用于激光扩束；所述第二二分之一波片用于将所述抑制光处理为第二线偏振光；所述涡旋相位板将抑制光处理为中心光强为零的空心涡旋光；所述锥棱镜用于产生贝塞尔光束，其他起相同作用的光学组件同样可用；所述第五聚焦透镜用于对所述贝塞尔光束进行准直。所述的第一激光光源的输出光依次经第一聚焦透镜、第二聚焦透镜和第一二分之一波片后，入射到所述的反射镜，经该反射镜反射；所述的第二激光的输出光依次经第三聚焦透镜、第四聚焦透镜、第二二分之一波片、涡旋相位板和锥棱镜后，入射到所述的第五聚焦透镜，经该第五聚焦透镜透射的透射光与经反射镜反射的反射光合束后，入射到所述的偏振分束片，经该偏振分束片透射后，依次经所述的四分之一波片和物镜后，入射到所述的光盘，经该光盘反射，原路返回依次经物镜和四分之一波片后入射到所述的偏振分束片，经该偏振分束片反射后经第六聚焦透镜被所述的CCD接收。所述光盘包括依次连接的盘基、第一介电层、记录层、第二介电层、反射层以及保护层；所述的盘基是由透光性较好的聚碳酸酯构成，对光盘工作波长的激光透过率要达到90％以上，两个介电层是由ZnS-SiO2构成，起到保护记录层、控制记录层灵敏度和反射率变化以及控制冷却速率等作用；所述的记录层用的光存储材料为可逆相变Ge-Sb-Te存储材料；所述的反射层由铝合金构成，用来反射光信号，其他起相同作用的材料同样可用；保护层由紫外光固化剂构成，起到对光盘的保护作用。所述记录层相变材料初始态是晶态，激发光的作用是引起材料的相变，即从晶态转变为非晶态；而抑制光的作用是利用长的热效应，即相变材料达到溶化态后无法立即冷却，最终依然为晶态，使记录过程不能发生。所述记录层用的可逆相变材料中掺杂了发光离子镍(Ni2+)或者铋(Bi+)，其他起相同作用的发光离子同样可用，不同的掺杂离子有不同的荧光效应，其对应的荧光强度和可逆相变材料的晶化程度有关，利用双光束超分辨技术可以实现数据的读出。所述激发光和抑制光必须中心重合，否则会影响超分辨的效果从而降低存储密度。与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：(1)突破了衍射极限的约束，通过采用双光束超分辨技术减小有效光斑的尺寸从而极大地提升了光盘的存储密度；(2)由于双光束超分辨的记录光斑尺寸很小，通过利用晶态和非晶态的反射率差值来实现数据的读取变得更加困难，利用荧光读取会有更好的信噪比；(3)操作简单，灵活方便，存储容量大。附图说明图1为本专利技术中光盘各层分布的结构示意图；图2为本专利技术中双光束共同作用于光盘记录层的结构示意图；图3为本专利技术中激发光和抑制光相应的脉宽结构示意图；图4为本专利技术中不同荧光离子在不同状态下相应的结构示意图；图5为本专利技术的基于双光束超分辨技术的可逆相变材料高密度存储装置的结构示意图；标号说明20保护层(紫外光固化胶)30反射层(铝合金)40介电层2(ZnS-SiO2)50记录层(相变材料)60介电层1(ZnS-SiO2)70盘基(聚碳酸酯)1第一激光光源2第一聚焦透镜3第二聚焦透镜4第一二分之一波片5反光镜6第二激光光源7第三聚焦透镜8第四聚焦透镜9第二二分之一波片10涡旋相位板11锥棱镜12第五聚焦透镜13二相色透镜14偏振分束片15四分之一波片16物镜17光盘18第六聚焦透镜19CCD具体实施方式以下由特定的具体实施例说明本专利技术的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本专利技术的其他优点及功效。须知，本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本专利技术可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本专利技术所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本专利技术所揭示的
技术实现思路
得能涵盖的范围内。STED(stimulatedemissiondepletion，受激发射损耗)超分辨荧光显微镜需要两束严格共轴的激光，其中一束为激发光，另外一束为抑制光(也称STED光)。利用激发光使艾里斑范围内的荧光分子被激发，其电子从基态跃迁到激发态。随后，使用甜甜圈型的损耗光照射样品，使得处于激发光斑外围的激发态分子以受激辐射的方式释放能量回到基态，而位于激发光斑内部区域的激发态分子则不受损耗光的影响，继续以自发荧光的方式回到基态。这种照明方式的组合，将荧光发射区域限制在小于艾里斑的区域内，获得了一个小于衍射极限的荧光发光点。上述即为双光束超分本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种可逆相变材料高密度存储装置，其特征在于：包括：激发光生成组件，用于引发相变材料光记录；抑制光生成组件，用于抑制相变材料光记录；二相色透镜，用于反射激发光透射抑制光；光盘组件，用于实现光盘相变材料上的超分辨写入和读出。

【技术特征摘要】
1.一种可逆相变材料高密度存储装置，其特征在于：包括：激发光生成组件，用于引发相变材料光记录；抑制光生成组件，用于抑制相变材料光记录；二相色透镜，用于反射激发光透射抑制光；光盘组件，用于实现光盘相变材料上的超分辨写入和读出。2.根据权利要求1所述的基于双光束超分辨技术的可逆相变材料高密度存储装置，其特征在于：所述激发光生成组件包括第一激光光源，以及沿第一激光光源传输方向依次放置的第一聚焦透镜、第二聚焦透镜、第一二分之一波片和反射镜。3.根据权利要求2所述的基于双光束超分辨技术的可逆相变材料高密度存储装置，其特征在于：所述第一激光光源用于生成平行激发光，所述第一聚焦透镜和第二聚焦透镜用于激光扩束；所述第一二分之一波片用于将所述平行光处理为第一线偏振光；所述反射镜用于改变光束的传输方向。4.根据权利要求1所述的基于双光束超分辨技术的可逆相变材料高密度存储装置，其特征在于：所述抑制光生成组件包括第二激光光源，以及沿第二激光光源传输方向依次放置的第三聚焦透镜、第四聚焦透镜、第二二分之一波片、涡旋相位板、锥棱镜和第五聚焦透镜。5.根据权利要求4所述的基于双光束超分辨技术的可逆相变材料高密度存储装置，其特征在于：所述第二激光光源用于生成抑制光，所述第三聚焦透镜和第四聚焦透镜用于激光扩束；所述第二二分之一波片用于将所述抑制光处理为第二线偏振光；所述涡旋相位板将抑制光处理为中心光强为零的空心涡旋光；所述锥棱镜用于产生贝塞尔光束，其他起相同作用的光学组件同样可用；所述第五聚焦透镜用于对所述贝塞尔光束进行准直。6.根据权利要求1-5任一所述的基于双光束超分辨技术的可逆相变材料高密度存储装置，其特征在于：所述的第一激光光源的输出光依次经第一聚焦透镜、第二聚焦透镜和第一二分之一波片后，入射到所述的反射镜，经该反射镜反射；...

【专利技术属性】
技术研发人员：原续鹏，阮昊，
申请(专利权)人：中国科学院上海光学精密机械研究所，
类型：发明
国别省市：上海,31