光信息存儲技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀及前景的思考

任子軍

（北京交通大學(xué)海濱學(xué)院，黃驊 061100）

1 信息儲存技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀

1.1 半導(dǎo)體儲存技術(shù)

半導(dǎo)體儲存是當前應(yīng)用十分廣泛的一種光信息儲存技術(shù)，基于其不斷的技術(shù)發(fā)展，大多數(shù)國家都已成立了自己的半導(dǎo)體存儲企業(yè)，帶來了激烈的行業(yè)競爭。具體來講，半導(dǎo)體儲存技術(shù)主要以帶有集成電路的儲存芯片作為信息載體，并可根據(jù)應(yīng)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(tài)性、高傳輸速率的特點，可實現(xiàn)內(nèi)置信息數(shù)據(jù)的隨時讀寫，通常用來存儲操作系統(tǒng)程序在運行過程中交換的臨時數(shù)據(jù)信息；ROM也可稱為 只讀儲存器 ，具有高穩(wěn)定性、高信息密度的特點。一般來講，ROM中儲存的數(shù)據(jù)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(tǒng)中較為固定、長期性的程序內(nèi)容和數(shù)據(jù)信息[1]。

1.2 磁儲存技術(shù)

磁儲存技術(shù)以電流與磁場間的感應(yīng)轉(zhuǎn)換作為工藝基礎(chǔ)，通過硬盤磁頭、磁帶錄音機磁頭等部件將電信號轉(zhuǎn)變?yōu)榇判盘枺⑵浯鎯Φ教囟ǖ拇沤橘|(zhì)當中。當用戶需要播放數(shù)據(jù)信息時，只需將磁信號再次通過磁頭轉(zhuǎn)化成電信號即可。磁儲存技術(shù)在20世紀90年代應(yīng)用較廣，人們?nèi)粘Ｋ褂玫匿浵駧?、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(shù)實現(xiàn)信息儲存的?？傮w來講，磁儲存技術(shù)雖然具有成本低廉、穩(wěn)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(jīng)無法滿足當前人們的信息儲存需求。所以，可以預(yù)見此類儲存技術(shù)的應(yīng)用范圍將會逐漸縮小，直至淘汰于信息儲存領(lǐng)域的 潮流 之中。

1.3 傳統(tǒng)光盤儲存技術(shù)

光盤存儲技術(shù)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(xiàn)了ROM、WORM、RW等多種信息讀寫方式的差異性發(fā)展，滿足了用戶的不同應(yīng)用需求。但隨著SSD（固態(tài)硬盤）技術(shù)的出現(xiàn)，光盤儲存市場正面臨著較大的危機和挑戰(zhàn)。

2 光信息儲存技術(shù)的前景方向

2.1 三維全息儲存方向

基于3D技術(shù)、投影技術(shù)的不斷發(fā)展，人們對光信息儲存技術(shù)品質(zhì)的要求愈來愈高，促使光信息儲存領(lǐng)域逐漸由二維平面信息儲存向三維立體儲存發(fā)展。雖然當前應(yīng)用的磁儲存、光盤儲存、半導(dǎo)體儲存等方面還在不斷的完善成熟之中，但可以預(yù)見的是，隨著科學(xué)技術(shù)的創(chuàng)新變革，傳統(tǒng)的儲存技術(shù)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(tǒng)邊界，突破信息儲存的技術(shù)限制，行業(yè)人員應(yīng)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(lǐng)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(xiàn)出的靜態(tài)三維信息技術(shù)。對于這類信息的儲存，可應(yīng)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(zhì)，通過空間復(fù)用、波長復(fù)用等一系列手段改善儲存器的容量等級，進而實現(xiàn)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(shù)的發(fā)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(zhì)載體的折射率、吸收度等光學(xué)性質(zhì)發(fā)生變化，繼而使三維數(shù)據(jù)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(xiàn)出數(shù)據(jù)信息的三維表現(xiàn)形態(tài)[2]。

2.2 近場光學(xué)儲存方向

從當前傳統(tǒng)光盤儲存領(lǐng)域的發(fā)展現(xiàn)狀來看，為了提高信息數(shù)據(jù)輸出的分辨率等級，就必須要增強聚焦物鏡的數(shù)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(shù)原理和物理結(jié)構(gòu)的限制，光盤在增大數(shù)值孔徑和光學(xué)物像敏感度的優(yōu)化過程中，勢必會受到瑞利極限的制約，繼而無法實現(xiàn)較高層次的變革發(fā)展。此時，想要提高整體的光信息儲存質(zhì)量，就必須要將近場光學(xué)技術(shù)引入進來，通過將光學(xué)信號的分辨率濃縮到納米級別，實現(xiàn)近乎于無限制的信息數(shù)據(jù)壓縮，繼而將盡可能多的高頻信息儲存到載體當中。

現(xiàn)階段，業(yè)內(nèi)研究者已進行了固體浸沒透鏡、探針掃描顯微術(shù)、超分辨進場結(jié)構(gòu)等幾種近場光學(xué)儲存的技術(shù)實驗，并取得了較好的進展。但出于加工工序復(fù)雜、讀出能量過高、易受環(huán)境因素干擾等多種缺陷原因，其投入應(yīng)用仍需要較長時間的調(diào)整和成熟。

3 結(jié)束語

總之，人們對科學(xué)技術(shù)的需求和研究永不停止，光信息儲存技術(shù)也將在未來的發(fā)展中越來越成熟。由本文分析可知，光儲存技術(shù)在當前已經(jīng)形成了較為完整的應(yīng)用體系，但仍存在很大的潛力空間。對此，相關(guān)人員應(yīng)加快將近場光學(xué)、光電子學(xué)、材料學(xué)等多種學(xué)科知識引入進來，突破傳統(tǒng)儲存技術(shù)所能達到的物理功能極限，進而實現(xiàn)光信息品質(zhì)、儲存容量、儲存速率、數(shù)據(jù)分辨率等多個方向的綜合發(fā)展。

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