全息存储介质制造技术

本文描述了一种全息存储介质及全息存储介质的制造方法。该全息存储介质可以包括结合到基质上以在介质中形成图案的写组分。该全息存储介质也可以是可重写的。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及全息存储介质。本专利技术尤其涉及可重写全息存储介质及可重写全息存储介质的制造方法。本专利技术还涉及在全息记录时发生化学物种(species)对基质的结合的全息存储介质。
技术介绍
全息存储系统是使用全息存储介质存储数据的存储系统。全息存储介质包括可以利用David M.Pepper等在“The Photorefractive Effect”，Scientific American，1990年10月，第62-74页中描述的光折射效应的光折射材料。光折射材料的折射率可以被穿过其中的光线改变。全息存储介质还包括光聚合物，例如在HOLOGRAPHIC DATA STORAGE 199-207(2000)中Coufal等的“Photopolymers for Digital Holographic Storage”中所述的那些，以及光致变色材料。通过在这些材料中可控地改变折射率，可以在全息存储介质中实现高密度、大容量和高速度地存储信息。在典型的全息存储系统中，用两束相干光束照射到存储介质上。第一束相干光束是用于编码数据的信号光束。第二束相干光束是参考光束。两束相干光束在存储介质中相交以产生干涉图。存储介质通过改变其折射率而形成干涉图的图像以记录该干涉图。可以通过用参考光束照射全息图像读取存储为该全息图像的记录信息。当用参考光束以适当角度照射该全息图像时，产生包括存储信息的信号光束。最经常地，照射全息图像的适当的角度与用于记录全息图像的参考光束的角度相同。通过例如在记录时改变参考光束的角度，可以在同一体积中存储多于一个的全息图像。通过在记录时改变参考光束的角度从而在同一体积中存储多个全息图像的技术称为角度复用。除了角度复用，其他在同一体积中存储多个全息图的技术包括波长复用、相位码复用(phase code multiplexin)、相关性复用(correlation multiplexing)、位移复用(shift multiplexing)、孔径复用(aperture multiplexing)，以及分形复用(fractal multiplexing)。因为可以用同一体积存储多个全息记录，利用全息存储系统可以得到大存储容量。有多种方法可以将信息编码到信号光束中。将信息编码到信号光束中的一种方法是通过使用被称为空间光调制器(SLM)的电子掩模。通常，SLM是象素的二维阵列。可以控制阵列中的每个象素透射或反射光(对应于二进制数1)或者阻挡光(对应于二进制数0)。信号光束一旦被SLM编码，则被投射到存储介质上，并在其中与参考光束相交以形成干涉图。干涉图将在信号光束中编码的信息记录到全息存储介质中。通过用参考光束照射存储介质读取全息存储介质中记录的信息。然后通常使得到的信号光束在传感器上成像，所述传感器例如电荷耦合器件(CCD)阵列或CMOS有源象素传感器。传感器与能解码数据的解码器相连。图1示出了全息系统100的基本组件。系统100包括SLM 112、全息存储介质114、以及传感器116。SLM 112用目标图像编码光束120。通过使编码的信号光束120与参考光束122在全息存储介质114上或全息存储介质114中的位置干涉而存储该图像。上述干涉产生在介质114中被作为例如全息折射率光栅的图案而被记录下来的干涉图(或全息图)。根据所使用的特定参考光束，通过例如改变参考光束122的角度、波长或相位，可以在同一位置存储多于一个全息图像，或者在同一位置存储一个全息图像，或者在重叠的位置存储多个全息图。信号光束120通常在与参考光束122相交于介质114中之前穿过透镜130。参考光束122在该相交前可以穿过镜头132。一旦将数据存储在介质114中，通过以与在存储数据时参考光束122的角度、波长或相位相同的参考光束122相交于介质114的同一位置，可以重新得到数据。重建的数据穿过一个或多个透镜134并被传感器116检测出。传感器116是例如电荷耦合器件或有源象素传感器。传感器116通常与解码数据的单元连接。全息存储介质包括其中记录全息图并从中重建图像的材料。全息存储介质可以采用多种形式。例如，其可以包括包含分散的卤化银粒子的膜、光敏聚合物膜(“光聚合物”)、或者独立的光折射晶体，如铁掺杂LiNbO3晶体。在典型的光敏聚合物类全息存储介质中，通过不可逆聚合反应在介质中形成干涉图。在该典型存储介质中，基质在将全息图记录到介质上时不发生反应。被定义为在形成全息图时发生反应以形成全息图的写组分，与形成基质的基质组分是分离的。基质中的写组分(可以包括一种或多种光反应单体)在被用干涉图进行曝光时发生反应以在曝光区域形成聚合物。在基质中作为在聚合的写组分和基质之间形成的折射率调制记录全息图。写组分可以是与基质组分完全不同的化合物。例如，可以选择写组分使其在不同于基质组分的条件下发生反应。这样，在形成基质的反应中写组分很少反应。或者，可以使用相同的化学组分同时作为基质组分和写组分。例如，可以使用丙烯酸酯单体作为形成基质的基质组分和记录全息图的写组分，见例如美国专利5,874,187。虽然使用丙烯酸酯单体形成基质和全息图这两者，发生反应以形成基质的基质组分单体在形成全息图时基本不发生反应。虽然一些基质聚合物链可能在全息写入时增长，但通常由包括不是基质的一部分的丙烯酸酯单体的新链产生全息图。美国专利6,103,454(题为RECORDING MEDIUM AND PROCESSFOR FORMING MEDIUM，其公开在此引用作为参考)概括描述了几类用于全息存储介质中的光聚合物。该专利描述了产生全息图的例子，其中用承载信息的光对光聚合物曝光。在将全息图记录到介质上时基质组分基本不发生反应以形成图案。不是基质的一部分的单体在被上述光曝光的区域发生聚合。由于聚合所导致的单体浓度下降，来自材料的较暗的未曝光区域的单体扩散到曝光的区域。聚合及其导致的浓度梯度产生了折射率的改变，从而形成代表由光线承载的信息的全息图。W.K.Smothers等，“Photopolymers for Holography”，SPIE OE/LaserConference，1212-03，美国加利福尼亚洛杉矶，1990，描述了包括液态单体材料(光敏单体)和光引发剂(其一旦被曝光会促进单体的聚合)的可光成像系统，其中可光成像系统是在基本对曝光光呈惰性的有机聚合物宿主基质(host matrix)中。在(通过使记录光穿过代表数据的阵列)将信息写入材料时，单体在曝光区域发生聚合。由于聚合所导致的单体浓度的下降，来自材料的较暗的、未曝光区域的单体扩散到曝光的区域。聚合反应及其导致的浓度梯度造成了折射率的改变，从而形成代表数据的全息图。再次地，如在美国专利6,103,454中一样，主基质在形成全息图时基本不发生反应。现有技术已涉及在介质中形成全息图，其中当在介质中形成图案时基质基本为惰性的。直到现在还没有实现这样的一种介质，其中与基质的反应被用作形成图案的方法。另外，正在开发可重写全息存储介质。例如，美国再颁专利37,658E(题为CHIRAL OPTIAL POLYMER BASED INFORMATIONSTORAGE MATERIAL)描述了一种光学存储介质本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种光学器件，包括：　　　　基质；以及　　　　写组分，其中当用干涉图曝光光学器件时，写组分可以发生反应而可逆地结合到基质上，以在光学器件中形成图案。

【技术特征摘要】
US 2002-4-11 60/371,407;US 2002-9-4 60/371,4081.一种光学器件，包括基质；以及写组分，其中当用干涉图曝光光学器件时，写组分可以发生反应而可逆地结合到基质上，以在光学器件中形成图案。2.根据权利要求1的光学器件，其中写组分包含蒽或苊。3.根据权利要求1的光学器件，其中写组分到基质上的可逆结合是环加成反应。4.根据权利要求1的光学器件，其中通过使用与将写组分结合到基质上所用波长不同波长的光曝光光学器件，可以使写组分到基质上的结合逆向进行。5.根据权利要求1的光学器件，其中在光学器件中形成的图案是折射率调制图案。6.根据权利要求1的光学器件，其中基质包含有机的、无机的聚合物或玻璃。7.根据权利要求1的光学器件，其中基质包含当用干涉图曝光光学器件时，写组分可以结合于其上的官能部分。8.根据权利要求1的光学器件，其中写组分包括当用干涉图曝光光学器件时，可逆地结合到基质的官能部分上的反应基团，并且其中在介质中的基质官能部分和写组分反应基团的比例至少为1∶10。9.根据权利要求1的光学器件，其中光学器件包括诱发写组分与基质结合的光敏剂。10.根据权利要求1的光学器件，其中光学器件是全息存储介质。11.一种在光学器件中形成可重写图案的方法，包括通过用第一个干涉图曝光光学器件在光学器件中写入干涉图；通过用光曝光光学器件泛光熟化光学器件；通过以预定条件曝光光学器件擦除数据；以及通过用第二个干涉图曝光光学器件在光学器件中重写入一干涉图。12.根据权利要求11的方法，其中光学器件包含蒽或苊。13.根据权利要求11的方法，其中预定的条件为用与在泛光熟化中所使用的波长不同波长的光曝光。14.根据权利要求11的方法，其中预定的条件是加热。15.根据权利要求11的方法，其中光学器件在被第二个干涉图曝光后具有的Δn为3×10-3或更高。16.根据权利要求11的方法，其中光学器件是全息存储介质。17.一种制造光学器件的方法，包括将基质前体和写组分混合到一起；以及使基质前体反应以形成基质，其中基质包含当用干涉图曝光光学器件时写组分可以结合于其上的官能部分，并且其中写组分可以发生可逆环加成反应。18.根据权利要求17的方法，其中写组分包含蒽或苊。19.根据权利要求17的方法，其中光学器件还包含光敏剂。20.根据权利要求17的方法，其中光学器件是全息存储介质。21.一种光学器件，包括基质；以及写组分，其中当用干涉图曝光写组分时，写组分结合到基质上以形成图案。22.根据权利要求21的光学器件，其中在光学器件中形成的图案是折射率调制图案。23.根据权利要求21的光学器件，其中基质包含有机的或无...

【专利技术属性】
技术研发人员：T特伦特列尔，M施诺斯，M科尔斯，X潘，
申请(专利权)人：英法塞技术公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]