透明陶瓷作为多维光存储介质的应用及其加工装置

本发明涉及光学信息存储领域，尤其涉及一种透明陶瓷作为多维光存储介质的应用及其加工装置。

背景技术：

1、随着物联网、云计算、人工智能在各行各业广泛而深入的应用，5g通信技术的成熟和商业应用，人类由信息时代进入大数据时代，需要保存的数据量呈按照两年翻一番的速度在爆炸性增长。大数据长寿命、安全可靠、绿色节能、低成本存储成为大数据时代所面临的共性问题，而且将越来越突出。目前蓝光存储已将记录点的尺寸缩小到450nm左右，进一步缩小记录点尺寸受到衍射极限的限制，通过选择波长更短的紫外光以及扩大光学系统数值孔径的技术途径受到成本和技术难度的制约而难于在工程上实现。

2、虽然目前有机和有机无机复合两类光存储材料可以实现超高密度存储，但其信息存储寿命受到有机物的限制，不能实现数据的长期安全存储。因此，如何实现信息的长期安全存储是需要解决的问题。

技术实现思路

1、为了克服上述现有技术的不足，本发明提供一种透明陶瓷作为多维光存储介质的应用及其加工装置，实现长期安全的信息存储。

2、本发明的技术方案如下：

3、根据本公开实施例的第一方面，提供一种透明陶瓷作为多维光存储介质的应用，包括：

4、利用飞秒激光辐照透明陶瓷，通过相互作用产生能量阈值，从而在所述透明陶瓷表面和/或内部产生纳米量级结构点，作为光信息记录点；并利用飞秒激光照明所述光信息记录点，读出记录信息。

5、优选地，所述透明陶瓷在写入数据时，置于多维记录点信息写入系统中，通过改变所述飞秒激光的能量参数以及偏振方向实现单点多维高密度写入；

6、所述透明陶瓷在读取数据时，置于多维记录点信息读出系统中，并利用均匀线偏振面光源照明按照记录点写入时的方位角和入射角照明所述透明陶瓷的背面。

7、优选地，所述多维记录点信息写入系统，包括飞秒激光器、供所述透明陶瓷放置的微位移平台、计算机、探测针孔、探测器，以及沿所述飞秒激光器输出的飞秒激光传输方向依次设置的光束调节器、第一反射镜、衰减器、快门、起偏器、1/2波片和分光镜，所述飞秒激光经该分光镜反射后，辐照所述透明陶瓷进行信息写入，形成信息记录点，该信息记录点反射写入激光后，经所述分光镜透射后，透射光依次经所述检偏器、探测针孔后，由所述探测器探测并传输至所述计算机中，其中，所述计算机与所述飞秒激光器电连接，用于控制所述飞秒激光器输出的飞秒激光脉冲参数，所述计算机与所述1/2波片电连接，用于控制所述1/2波片旋转，改变所述飞秒激光的偏振方向，从而实现在同一记录点记录多维数据，所述计算机与所述检偏器电连接，用于控制所述检偏器的偏振方向，从而检测所述透射光的偏振状态，所述计算机与所述探测器电连接，用于将所述探测器得到的信息传输至所述计算机，从而实现实时监控信息写入，所述计算机与所述微位移平台电连接，用于控制所述微位移平台沿x、y、z轴三个方向移动，从而实现所述透明陶瓷的三维写入。

8、优选地，所述飞秒激光经所述分光镜反射后，经透镜组聚焦得到聚焦飞秒激光光束，作用于透明陶瓷后实现写入，所述分光镜为消偏振分光棱镜。

9、优选地，所述多维记录点信息读出系统包括飞秒激光器、供所述透明陶瓷放置的微位移平台、计算机、探测器，以及沿所述飞秒激光器输出的飞秒激光传输方向依次设置的光束调节器、第一反射镜、衰减器、快门、起偏器和第二反射镜，所述飞秒激光经该第二反射镜反射形成均匀线偏振面光源，照明在所述透明陶瓷的背面，经每层各光信息记录点透射后，依次经所述检偏器、探测针孔后聚焦成像形成每层每点的图像，由探测器抓取后传输到所述计算机中，解码出每个记录层中的各个信息记录点写入的多维信息，其中，所述计算机与所述飞秒激光器电连接，用于控制所述飞秒激光器输出的飞秒激光脉冲参数，所述计算机与所述起偏器电连接，用于控制所述起偏器的偏振方向，从而获得偏振面光源，所述计算机与所述检偏器电连接，用于控制所述检偏器的方向对每一层的记录点进行聚焦成像，所述计算机与所述探测器电连接，用于将所述探测器抓取的图像传输至所述计算机，所述计算机与所述微位移平台电连接，用于控制所述微位移平台沿x、y、z轴三个方向移动，从而实现所述透明陶瓷的三维面信息多维读出。

10、优选地，所述第二反射镜为保偏反射镜。

11、优选地，所述光束调节器为光束扩束调节器，用于将飞秒激光扩展成大口径面光源。

12、优选地，所述探测器是光电倍增管、电荷耦合装置(ccd)或互补金属氧化物半导体图像传感器(cmos)。

13、另一方面，本发明还提供一种透明陶瓷作为多维光存储介质的加工装置，其特点在于，包括：

14、加工模块，用于将透明陶瓷加工处理成高精密抛光透明陶瓷；

15、写入模块，用于产生聚焦飞秒激光光束，并在处理后的透明陶瓷上写入数据；

16、读出模块，用于产生飞秒激光，并转化为均匀线偏振面光源照射信息写入后的透明陶瓷的背面，从而实现信息读取。

17、与现有技术相比，本发明有以下有益效果：

18、1)本发明利用无机透明陶瓷与飞秒激光相互作用存在驻波场，采用高斯飞秒激光实现纳米量级微结构的光信息记录点。

19、2)本发明的高密度光存储介质采用透明无机陶瓷。飞秒激光器在适当的工作条件下可在透明陶瓷介质表面和/或内部产生纳米量级结构的信息记录点实现多维超高密度的光存储。

20、3)本发明的高密度光存储可以实现记录信息的永久保存。有效解决当前有机和有机无机复合光存储介质材料所无法长期存储信息的问题。

技术特征：

1.透明陶瓷作为多维光存储介质的应用，其特征在于，利用飞秒偏振激光辐照透明陶瓷，通过相互作用产生驻波场，从而在所述透明陶瓷表面和/或内部产生纳米量级结构点，作为光信息记录点；并利用飞秒偏振激光照明所述光信息记录点，读出记录信息。

2.根据权利要求1所述透明陶瓷作为多维光存储介质的应用，其特征在于，

3.根据权利要求2所述透明陶瓷作为多维光存储介质的应用，其特征在于，所述多维记录点信息写入系统，包括飞秒激光器、供所述透明陶瓷放置的微位移平台、计算机、探测针孔、探测器，以及沿所述飞秒激光器输出的飞秒激光传输方向依次设置的光束调节器、第一反射镜、衰减器、快门、起偏器、1/2波片和分光镜，所述飞秒激光经该分光镜反射后，辐照所述透明陶瓷进行信息写入，形成信息记录点，该信息记录点反射写入激光后，经所述分光镜透射后，透射光依次经所述检偏器、探测针孔后，由所述探测器探测并传输至所述计算机中，其中，所述计算机与所述飞秒激光器电连接，用于控制所述飞秒激光器输出的飞秒激光脉冲参数，所述计算机与所述1/2波片电连接，用于控制所述1/2波片旋转，改变所述飞秒激光的偏振方向，从而实现在同一记录点记录多维数据，所述计算机与所述检偏器电连接，用于控制所述检偏器的旋转偏振方向，从而检测透射光的偏振状态，所述计算机与所述探测器电连接，用于将所述探测器得到的信息传输至所述计算机，从而实现实时监控信息写入，所述计算机与所述微位移平台电连接，用于控制所述微位移平台沿x、y、z轴三个方向移动，从而实现所述透明陶瓷的三维写入。

4.根据权利要求3所述透明陶瓷作为多维光存储介质的应用，其特征在于，所述飞秒激光经所述分光镜反射后，经透镜组聚焦得到聚焦后的飞秒激光光束，作用于透明陶瓷后实现写入，所述分光镜为消偏振分光棱镜。

5.根据权利要求2所述透明陶瓷作为多维光存储介质的应用，其特征在于，所述多维记录点信息读出系统包括飞秒激光器、供所述透明陶瓷放置的微位移平台、计算机、探测器，以及沿所述飞秒激光器输出的飞秒激光传输方向依次设置的光束调节器、第一反射镜、衰减器、快门、起偏器和第二反射镜，所述飞秒激光经该第二反射镜反射形成均匀线偏振面光源，照明在所述透明陶瓷的背面，经每层各光信息记录点透射后，依次经所述检偏器、探测针孔后聚焦成像形成每层每点的图像，由探测器抓取后传输到所述计算机中，解码出每个记录层中的各个信息记录点写入的多维信息，其中，所述计算机与所述飞秒激光器电连接，用于控制所述飞秒激光器输出的飞秒激光脉冲参数，所述计算机与所述起偏器电连接，用于控制所述起偏器的偏振方向，从而获得偏振面光源，所述计算机与所述检偏器电连接，用于控制所述检偏器的方向对每一层的记录点进行聚焦成像，所述计算机与所述探测器电连接，用于将所述探测器抓取的图像传输至所述计算机，所述计算机与所述微位移平台电连接，用于控制所述微位移平台沿x、y、z轴三个方向移动，从而实现所述透明陶瓷的三维面信息多维读出。

6.根据权利要求5所述透明陶瓷作为多维光存储介质的应用，其特征在于，所述第二反射镜为保偏反射镜。

7.根据权利要求3或5所述透明陶瓷作为多维光存储介质的应用，其特征在于，所述光束调节器为光束扩束调节器，用于将飞秒激光扩展成大口径面光源。

8.根据权利要求3或5所述透明陶瓷作为多维光存储介质的应用，其特征在于，所述探测器是光电倍增管、电荷耦合装置(ccd)或互补金属氧化物半导体图像传感器(cmos)。

9.一种透明陶瓷作为多维光存储介质的加工装置，其特征在于，包括：

技术总结本发明公开一种透明陶瓷作为多维光存储介质的应用及其加工装置。本发明选取透明陶瓷作为光存储介质，利用飞秒偏振激光聚焦后辐照透明陶瓷，在焦点处通过相互作用产生驻波场，从而在所述透明陶瓷表面和/或内部产生纳米量级尺度的结构点，作为信息记录点。根据本发明提供的技术方案，基于无机透明陶瓷与超短超强激光相互作用机理，通过改变高斯飞秒激光的输出脉冲参数以及偏振方向，采用高斯飞秒激光生成纳米尺度量级微结构实现记录点的多维光信息存储，从而实现多维写入，提供了可以实现长期超高密度光存储的方法，解决了当前有机和有机无机复合光存储介质材料无法实现信息长期高密度存储和高速读取的问题。技术研发人员：郭新军,朱娜,王霁,廖洋,刘呈普,陈添悦,陆海华受保护的技术使用者：中国科学院上海光学精密机械研究所技术研发日：技术公布日：2024/6/13