光信息存儲技術發展現狀及前景的思考

任子軍

（北京交通大學海濱學院，黃驊 061100）

1 信息儲存技術的發展現狀

1.1 半導體儲存技術

半導體儲存是當前應用十分廣泛的一種光信息儲存技術，基于其不斷的技術發展，大多數國家都已成立了自己的半導體存儲企業，帶來了激烈的行業競爭。具體來講，半導體儲存技術主要以帶有集成電路的儲存芯片作為信息載體，并可根據應用功能的不同分為RAM與ROM兩種。其中，RAM也可稱為 隨機儲存器 ，具有高動態性、高傳輸速率的特點，可實現內置信息數據的隨時讀寫，通常用來存儲操作系統程序在運行過程中交換的臨時數據信息；ROM也可稱為 只讀儲存器 ，具有高穩定性、高信息密度的特點。一般來講，ROM中儲存的數據都是事先寫好且無法隨意更改的，故這種儲存器通常用來儲存操作系統中較為固定、長期性的程序內容和數據信息[1]。

1.2 磁儲存技術

磁儲存技術以電流與磁場間的感應轉換作為工藝基礎，通過硬盤磁頭、磁帶錄音機磁頭等部件將電信號轉變為磁信號，并將其存儲到特定的磁介質當中。當用戶需要播放數據信息時，只需將磁信號再次通過磁頭轉化成電信號即可。磁儲存技術在20世紀90年代應用較廣，人們日常所使用的錄像帶、音頻磁帶以及帶有磁條的各類卡片證件都是通過這一技術實現信息儲存的。總體來講，磁儲存技術雖然具有成本低廉、穩定性強、使用壽命長等特點，但缺乏一定的安全保密性，儲存空間也相對較小，已經無法滿足當前人們的信息儲存需求。所以，可以預見此類儲存技術的應用范圍將會逐漸縮小，直至淘汰于信息儲存領域的 潮流 之中。

1.3 傳統光盤儲存技術

光盤存儲技術是當前人們最常見的一種光信息存儲方式，不管是人們休閑娛樂中所使用的電影影碟、音樂專輯，還是計算機安裝涉及到的PC游戲、軟件字眼，都是以光盤作為載體進行信息傳輸、交換和儲存的。隨著光盤的普及程度不斷提高，其也實現了ROM、WORM、RW等多種信息讀寫方式的差異性發展，滿足了用戶的不同應用需求。但隨著SSD（固態硬盤）技術的出現，光盤儲存市場正面臨著較大的危機和挑戰。

2 光信息儲存技術的前景方向

2.1 三維全息儲存方向

基于3D技術、投影技術的不斷發展，人們對光信息儲存技術品質的要求愈來愈高，促使光信息儲存領域逐漸由二維平面信息儲存向三維立體儲存發展。雖然當前應用的磁儲存、光盤儲存、半導體儲存等方面還在不斷的完善成熟之中，但可以預見的是，隨著科學技術的創新變革，傳統的儲存技術方式與其物理極限之間的距離將越來越小，最終到達信息儲存的固有邊界。對此，為了 擊碎 這一傳統邊界，突破信息儲存的技術限制，行業人員應跳出平面信息的固有思路，進入到三維甚至多維信息的新領域當中。具體來講：

第一，體全息儲存方向。體全息，即直接可在自然白光條件下展現出的靜態三維信息技術。對于這類信息的儲存，可應用重鉻酸鹽明膠、鹵化銀敏化明膠、鉭酸鋰晶體、光折邊聚合物等作為介質，通過空間復用、波長復用等一系列手段改善儲存器的容量等級，進而實現對全息光信息的儲存讀入。

第二，雙光子三維儲存方向。這一儲存技術的發展方向主要依靠光致漂白材料、光致聚合材料或光致變色材料等作為儲存載體，通過不同方向兩種光子的共同作用，促使介質載體的折射率、吸收度等光學性質發生變化，繼而使三維數據信息寫入到儲存載體當中。如需進行讀出操作，只需要將兩種光子光束聚焦到儲存器的同一空間點位上，即可呈現出數據信息的三維表現形態[2]。

2.2 近場光學儲存方向

從當前傳統光盤儲存領域的發展現狀來看，為了提高信息數據輸出的分辨率等級，就必須要增強聚焦物鏡的數值孔徑，盡量縮短入射光的波長，以此增強儲存器可收集到光信息的角度和范圍。但與此同時，受到技術原理和物理結構的限制，光盤在增大數值孔徑和光學物像敏感度的優化過程中，勢必會受到瑞利極限的制約，繼而無法實現較高層次的變革發展。此時，想要提高整體的光信息儲存質量，就必須要將近場光學技術引入進來，通過將光學信號的分辨率濃縮到納米級別，實現近乎于無限制的信息數據壓縮，繼而將盡可能多的高頻信息儲存到載體當中。

現階段，業內研究者已進行了固體浸沒透鏡、探針掃描顯微術、超分辨進場結構等幾種近場光學儲存的技術實驗，并取得了較好的進展。但出于加工工序復雜、讀出能量過高、易受環境因素干擾等多種缺陷原因，其投入應用仍需要較長時間的調整和成熟。

3 結束語

總之，人們對科學技術的需求和研究永不停止，光信息儲存技術也將在未來的發展中越來越成熟。由本文分析可知，光儲存技術在當前已經形成了較為完整的應用體系，但仍存在很大的潛力空間。對此，相關人員應加快將近場光學、光電子學、材料學等多種學科知識引入進來，突破傳統儲存技術所能達到的物理功能極限，進而實現光信息品質、儲存容量、儲存速率、數據分辨率等多個方向的綜合發展。

[1] 吳桂芳，楊小國.試論光信息技術在信息存儲中的發展趨勢[J].電腦迷，2016（11）：79.