基于近場光學(xué)的數(shù)據(jù)儲存

摘 要：數(shù)據(jù)儲存器自信息化時代以來成為不可或缺的一項重要的機器設(shè)備配置，數(shù)據(jù)儲存空間大、費用低、體積小的數(shù)據(jù)儲存器的技術(shù)研究成為應(yīng)時代要求的一項重點研究，今后信息數(shù)據(jù)的主要問題就在于數(shù)據(jù)儲存，只有儲存空間的不斷擴大，才能適應(yīng)當今信息領(lǐng)域快速膨脹的趨勢。傳統(tǒng)的磁儲存技術(shù)在增加磁信息的存儲空間時，需要降低存儲數(shù)據(jù)信息的磁性顆粒的物理幾何特性，當超過幾何極限時，會影響存儲數(shù)據(jù)的不變性。光儲存技術(shù)的進展經(jīng)過長期努力研究帶來了諸多重要成果，在今后很可能超越并替代磁儲存技術(shù)。本文將詳細敘述基于近場光學(xué)和表面等離子結(jié)構(gòu)的儲存技術(shù)。

關(guān)鍵詞：數(shù)據(jù)儲存；近場光學(xué)；表面等離子體

近場光學(xué)在高密度數(shù)據(jù)儲存中有著重要的應(yīng)用，其優(yōu)點在于可儲存數(shù)據(jù)空間密度大、效率高。近場光學(xué)所擁有的超分辨特性是信息存儲中一項不可或缺的重要特性，是信息儲存技術(shù)與日俱進的重要基石和關(guān)鍵所在，牽引著許多新型近場光儲存技術(shù)的涌現(xiàn)。光儲存技術(shù)的概念是指介質(zhì)在激光的作用下，引起其物理和化學(xué)性質(zhì)的變化，這種改變被轉(zhuǎn)化成對應(yīng)的存儲信息，最終被讀出的過程。其優(yōu)點在于可高速記錄、低信息衰減性、非接觸讀寫、高密度儲存容量、靈活性高、多重儲存等。根據(jù)近場光學(xué)的特點，擁有超分辨率的光學(xué)儲存系統(tǒng)的讀寫光斑大大的低于衍射極限，這樣不僅可以具有高速的數(shù)據(jù)讀寫能力還能獲得高密度的數(shù)據(jù)容量。表面等離子體是基于近場光電子學(xué)的重要研究對象，其磁場強度在其表面處達到最大，沿著垂直的方向磁場強度呈指數(shù)遞減衰弱，當受到光子照射或高速電子的影響時所呈現(xiàn)的現(xiàn)象。表面等離子體所產(chǎn)生的特性在數(shù)據(jù)儲存中也有廣泛引用，本文將結(jié)合進場光學(xué)和表面等離子體的知識對熱輔助磁記錄、基于AFM原理的數(shù)據(jù)儲存、基于表面等離子透鏡的數(shù)據(jù)儲存系統(tǒng)、基于金屬納米棒的數(shù)據(jù)儲存、激光全息記錄技術(shù)等新方法進行原理和應(yīng)用的詳盡的闡述。

諸多基于近場光學(xué)和表面等離子體結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)儲存技術(shù)的出現(xiàn)讓數(shù)據(jù)存儲呈現(xiàn)了一種新型趨勢，并且光儲存技術(shù)在高密度數(shù)據(jù)存儲中有著舉足輕重的地位，也是提高存儲密度的關(guān)鍵所在。這種由高頻率激光為讀寫介質(zhì)的數(shù)據(jù)存儲比傳統(tǒng)的磁儲存技術(shù)成本低、靈活性高，在工藝制作上也與傳統(tǒng)的磁儲存不相上下。我們有理由相信光儲存技術(shù)已經(jīng)成為數(shù)據(jù)市場成熟的主流技術(shù)。本文通過簡介熱輔助磁記錄技術(shù)、基于AFM原理的數(shù)據(jù)儲存技術(shù)、基于表面等離子體透鏡的錄入技術(shù)、基于金屬納米棒的記錄技術(shù)、激光全息記錄技術(shù)來介紹現(xiàn)代基本的基于近場光學(xué)和表面等離子體的數(shù)據(jù)儲存技術(shù)，但描述的內(nèi)容較為淺顯，是一篇對光儲存技術(shù)的綜述。

熱輔助磁記錄采用的是納米級的細光束激光，這項技術(shù)的原理主要是通過激光加熱使磁盤表面的性質(zhì)發(fā)生變化而達到存儲信息的目的。其中加熱原理的疊加技術(shù)相比以往的傳統(tǒng)磁記錄技術(shù)克服了超順磁的障礙，因此對于加熱磁盤材料的選擇也更加苛刻，要求其能在光照下產(chǎn)生明顯的磁效應(yīng)，而在正常情況下又維持其穩(wěn)定性。對于加熱磁頭來說也是工藝上的一個難點，不僅僅要集成激光源和探針，還要保證讀寫過程中激光照射的正確位置。這項技術(shù)仍然存在著需要改善的問題，但仍有令人期待的高存儲密度容量。

基于原子力顯微鏡的數(shù)據(jù)存儲能精準的對數(shù)據(jù)進行剖析和讀寫，能精準的控制錄入頭與錄入元件之間的空隙。目前基于這項原理而制造的“千足蟲”是該領(lǐng)域的熱點，是一款芯片存儲硬盤。這項技術(shù)通過加熱探針在有機材料上存儲信息，其中微懸臂的集成技術(shù)是該技術(shù)的難點所在，但也是未來高儲存小芯片的主流技術(shù)和熱點所在。

基于表面等離子體透鏡的錄入系統(tǒng)是一項基于理論十分扎實的應(yīng)用，在該技術(shù)中涉及了后項波介質(zhì)、近場倏失波、時間反演技術(shù)等的概念。基于表面等離子體透鏡結(jié)構(gòu)的光學(xué)系統(tǒng)是指等離子體透鏡陣列與光刻膠表面介質(zhì)之間近場距離移動的一種系統(tǒng)，這項光學(xué)系統(tǒng)的設(shè)計優(yōu)點在于高速轉(zhuǎn)盤能提高讀寫效率，實現(xiàn)高速錄入、成本不高。

基于金屬鈉米棒的記錄方式是一項基于光譜編碼原理的技術(shù)，這項通過對光譜編碼的新型概念很好的解決了當今信息化時代數(shù)據(jù)膨脹所面臨的挑戰(zhàn)和困難，并且有望將現(xiàn)今的儲存量提高一大數(shù)級。而金屬納米粒子所具有的特殊性質(zhì)例如電子云振蕩、二光子吸收、受溫度變化變性等讓這一項數(shù)據(jù)存儲技術(shù)成為可能并且有極好的前景。

激光全息存儲技術(shù)是一種經(jīng)典的光儲存技術(shù)，它利用了對應(yīng)的攝影技術(shù)來進行信息的復(fù)刻和儲存，這項技術(shù)的優(yōu)勢在于能很好的保證數(shù)據(jù)的穩(wěn)定性、存儲的效率高、記錄空間大，是一種覆蓋介質(zhì)內(nèi)部存儲的技術(shù)，相比同一介質(zhì)的不同存儲技術(shù)，極大的增加了存儲容量。

參考文獻

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作者簡介：徐成（1998-），女，漢族，湖南武岡，大學(xué)本科，中央民族大學(xué)，研究方向電子通信工程，北京海淀區(qū)，100081。