纳米刻写光盘的编码信息写入与干涉测量读取方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种纳米刻写光盘的编码信息写入与干涉测量读取方法，包括：将待存储信息进行2

【技术实现步骤摘要】
纳米刻写光盘的编码信息写入与干涉测量读取方法及装置


[0001]本专利技术涉及光学
，特别是涉及一种纳米刻写光盘的编码信息写入与干涉测量读取方法及装置。

技术介绍

[0002]随着基因测序以及脑活动读取等技术的发展，不仅仅产生了大量的数据，同时对于数据如何有效、稳定、准确地保存提出了更高的要求。基于上述背景，光盘存储技术因其节能、存储寿命长、安全性好以及易加工等优点，很好地顺应了时代的要求。而对于光盘技术而言，存储容量的限制严重阻碍了光盘技术的发展。
[0003]为了提升光盘的容量，传统的技术路线是减小记录光斑的尺寸。随着短波长激光二极管(GaN蓝绿色激光器)的研制成功，使得蓝光光盘逐渐成为光盘市场上的主流存储方式。早期的CD光盘，记录激光波长为780nm，数值孔径为0.45，轨道间距为1.6μm，单层存储容量仅为650MB；后来的DVD光盘，记录激光波长为650nm，数值孔径为0.6，轨道间距为0.74μm，单层存储容量为4.7GB；而目前的蓝光光盘记录激光波长为405nm，数值孔径为0.85，轨道间距为0.32μm，轨道间距仅仅是红光DVD盘片(0.74μm)的一半，单层存储容量高达25GB，同时，蓝光光盘利用不同反射率达到多层写入效果，实现了12层300GB的蓝光光盘存储。
[0004]为了进一步突破光盘存储量的限制，科研工作者也提出了一些提升存储容量的方法。
[0005]2009年澳大利亚的顾敏研究团队利用不同长宽比的金纳米线对不同波长和偏振方向激光的响应差异，实现了厚度内，三层五维(以及偏振)光信息存储，参见【Zijlstra P,Chon J W M,Gu M.Five-dimensional optical recording mediated by surface plasmons in gold nanorods[J].Nature,2009,459(7245):410-413】。2011年，S.W Hell研究团队提出了一种可用于超分辨光存储读写的新型显微技术RESOLFT(reversible saturable optical
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fluorescence
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transition between two states)，利用绿色荧光蛋白(rsEGFP)的光固化和光开关特性，通过超分辨写入读出的方法，实现了250nm点间距的高密度光存储实验，参见【Grotjohann T,Testa I,Leutenegger M,et al.Diffraction-unlimited all-optical imaging and writing with a photochromic GFP[J].Nature,2011,478(7368):204-208】，然而采用荧光蛋白进行数据存储的方式极大降低了光盘的存储稳定性、存储寿命，同时相较传统的光盘工艺，也提高了光盘的制作成本。2012年澳大利亚的顾敏研究团队结合光致聚合以及超分辨受激辐射损耗技术原理，利用1,5-双(对二甲氨基辛酰亚胺)环戊酮(BDCC)材料体系，实现了9nm的光刻沟道宽度，52nm的沟道间距(Nature Communications,2013,4.6:2061)，利用该光致聚合光刻的机制可高密度写入光盘信息。据此，顾敏研究团队申请了国际专利，参见专利文件PCT/AU2013/001378，然而该方案无法实现光盘写入信息的读取，技术路线仍不明确。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的在于提供一种纳米刻写光盘的编码信息写入与干涉测量读取方法及装置，以提升光盘存储密度与容量、提升光盘的读取密度和速率。
[0007]为实现上述目的，本专利技术提供一种纳米刻写光盘的编码信息写入与干涉测量读取方法，包括：
[0008]S1：将待存储信息进行2
m
进制的数据编码，得到存储数码，该存储数码的每一位分别对应于m个二进制信息；
[0009]S2：提供沿光盘刻写记录层依次排布的存储位点，通过纳米信息写入方法在每个存储位点上以m个记录点的形式进行一位存储数码的写入，所述m个记录点在进行信息刻录后分别对应于m个不同的光程信息；
[0010]S3：将读取光束的其中一束照射于所述存储位点，收集所述存储位点的反射光并与所述读取光束的固定相位光束进行干涉，测得光强干涉结果，并根据光强干涉结果与存储数码的对应关系实现该存储位点处的存储数码的读取。
[0011]每一记录点是否进行信息刻录分别对应二进制中的两个数码。
[0012]在所述步骤S2中，所述纳米信息写入方法包括：
[0013]S21：通过纳米光刻、等离子刻蚀、电子束刻蚀或掩膜版曝光的纳米信息写入方法得到信息写入束流，通过信息写入束流刻录远小于或小于光盘的读取光束光斑的尺寸的纳米光程信息，以实现纳米信息刻录；
[0014]S22：在每个存储位点内，通过纳米信息刻录方法，根据存储数码进行m个记录点的一维或二维的信息刻录。
[0015]在所述步骤S22中，每个记录点通过信息写入束流直接在光盘刻写记录层上刻蚀不同深度l
i
或信息写入束流照射改变光盘刻写记录层的光学材料折射率n
i
来得到对应的光程信息，且信息写入束流通过改变照射时长或者改变束流功率来控制刻蚀深度l
i
或光学材料折射率n
i
的改变量。
[0016]在信息写入束流直接在光盘刻写记录层上刻蚀不同深度l
i
来得到对应的光程信息时，所述光程信息的值是n
i
l
i
，n
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为光盘刻写记录层的光学材料折射率，l
i
为刻蚀深度；所述光盘刻写记录层的光学材料包括1)有机染料；2)酚醛树脂类聚合物；3)光敏材料；以及4)SiO2、GaF2或MgF2、硅酸盐玻璃以及掺杂金属离子的玻璃类材料中的至少一种。
[0017]所述有机染料包括花菁、酞菁以及偶氮中的至少一种；所述光敏材料包括PMMA和PDMS中的至少一种。
[0018]在信息写入束流照射改变光盘刻写记录层的光学材料折射率n
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来得到对应的光程信息时，所述光程信息的实际值是2l
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(n
i-n
s
)，l
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为刻蚀深度，n
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为光盘刻写记录层未刻录时的光学材料折射率，n
s
为光盘刻写记录层刻录后的光学材料折射率；光盘刻写记录层的光学材料为相变材料，该光学材料在经激光照射后其晶相发生变化，从而导致折射率或介电常数变化。
[0019]所述相变材料包括GaSbBi、GaSbTe、SbTeGe和SrTiO3中的至少一种。
[0020]所述步骤S3包括：S31：获取一读取光束，并将其分为两束读取光束；S32：将所述读取光束的其中一束照射于所述存储位点上，形成与所述存储位点尺寸相当的读取光束光斑，收本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种纳米刻写光盘的编码信息写入与干涉测量读取方法，其特征在于，包括：步骤S1：将待存储信息进行2
m
进制的数据编码，得到存储数码，该存储数码的每一位分别对应于m个二进制信息；步骤S2：提供沿光盘刻写记录层依次排布的存储位点，通过纳米信息写入方法在每个存储位点上以m个记录点的形式进行一位存储数码的写入，所述m个记录点在进行信息刻录后分别对应于m个不同的光程信息；步骤S3：将读取光束的其中一束照射于所述存储位点，收集所述存储位点的反射光并与所述读取光束的固定相位光束进行干涉，测得光强干涉结果，并根据光强干涉结果与存储数码的对应关系实现该存储位点处的存储数码的读取。2.根据权利要求1所述的纳米刻写光盘的编码信息写入与干涉测量读取方法，其特征在于，每一记录点是否进行信息刻录分别对应二进制中的两个数码。3.根据权利要求1所述的纳米刻写光盘的编码信息写入与干涉测量读取方法，其特征在于，在所述步骤S2中，所述纳米信息写入方法包括：步骤S21：通过纳米光刻、等离子刻蚀、电子束刻蚀或掩膜版曝光的纳米信息写入方法得到信息写入束流，通过信息写入束流刻录远小于或小于光盘的读取光束光斑的尺寸的纳米光程信息，以实现纳米信息刻录；步骤S22：在每个存储位点内，通过纳米信息刻录方法，根据存储数码进行m个记录点的一维或二维的信息刻录。4.根据权利要求3所述的纳米刻写光盘的编码信息写入与干涉测量读取方法，其特征在于，在所述步骤S22中，每个记录点通过信息写入束流直接在光盘刻写记录层上刻蚀不同深度l
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或信息写入束流照射改变光盘刻写记录层的光学材料折射率n
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来得到对应的光程信息，且信息写入束流通过改变照射时长或者改变束流功率来控制刻蚀深度l
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或光学材料折射率n
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的改变量。5.根据权利要求4所述的纳米刻写光盘的编码信息写入与干涉测量读取方法，其特征在于，在信息写入束流直接在光盘刻写记录层上刻蚀不同深度l
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来得到对应的光程信息时，所述光程信息的值是n
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，n
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为光盘刻写记录层的光学材料折射率，l
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为刻蚀深度；所述光盘刻写记录层的光学材料包括1)有机染料；2)酚醛树脂类聚合物；3)光敏材料；以及4)SiO2、GaF2、MgF2、硅酸盐玻璃以及掺杂金属离子的玻璃类材料中的至少一种。6.根据权利要求4所述的纳米刻写光盘的编码信息写入与干涉测量读取方法，其特征在于，在信息写入束流照射改变光盘刻写记录层的光学材料折射率n
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来得到对应的光程信息时，所述光程信息的实际值是2l
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(n
i-n
s
)，l
i
为刻蚀深度，n
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为光盘刻写记录层未刻录时的光学材料折射率，n
s
为光盘刻写记录层刻录后的光学材料折射率；光盘刻写记录层的光学材料为相变材料，即该光学材料在经激光照射后其晶相发生变化，从而导致折射率或介电常数变化。7.根据权利要求1所述的纳米刻写光盘的编码信息写入与干涉测量读取方法，其特征在于，所述步骤S3包括：步骤S31：获取一读取光束，并将其分为两束读取光束；步骤S32：将所述读取光束的其中一束照射于所述存储位点上，形成与所述存储位点尺寸相当的读取光束光斑，收集得到所述存储位点的反射光；
步骤S33：利用所述读取光束的另一束产生固定相位光束；步骤S34：将所述步骤S32中的反射光和所述步骤S33中的固定相位光束合束并形成光强干涉结果；步骤S35：测得光强干涉结果，根据光强干涉结果与存储数码的对应...

【专利技术属性】
技术研发人员：王中阳，张力，葛畅，王虎，孙静，
申请(专利权)人：中国科学院上海高等研究院，
类型：发明
国别省市：