壓電技術(shù)在全息存儲中的應(yīng)用

    隨著社會的發(fā)展和技術(shù)的進(jìn)步，人們對信息的需求不斷增加，由于信息的多媒體化，人們處理的數(shù)據(jù)不再是簡單的文字、聲音、圖像，而是由高清晰度的和高質(zhì)量的聲音和運(yùn)動圖像等綜合在一起的數(shù)字多媒體信息。對信息數(shù)據(jù)存儲的要求也越來越高，特別是對存儲量和速率的需求，促進(jìn)了各種存儲技術(shù)的發(fā)展。現(xiàn)有的存儲技術(shù)，如磁存儲和半導(dǎo)體存儲等雖然仍在不斷地改進(jìn)以滿足人們對超大容量和高存取速率的要求，但是這些存儲手段正逐漸接近其物理極限。而全息存儲將是更理想的存儲技術(shù)。全息光存儲技術(shù)是一種具有發(fā)展?jié)摿Φ男畔⒋鎯夹g(shù)，因其具有高信息冗余度、高存儲容量和高存取速率等優(yōu)點而日益受到關(guān)注。

全息存儲技術(shù)

全息存儲是利用光的干涉，在記錄材料上以全息的形式記錄信息，并在特定條件下以衍射形式恢復(fù)所存儲的信息的一種超高密度存儲技術(shù)。

全息記錄原理與全息照相原理相同，但具體方法卻有所差別。一是數(shù)據(jù)不是放在底片上，而是放在具有光反射特性的材料里，一塊像小方糖大小的介質(zhì)上含有上千個頁，每一頁可包含幾百萬比特信息；二是使用物光的方式不同。

全息存儲在寫入操作中，激光器輸出的一束激光被分成兩束，其中一束被擴(kuò)束后作為參考光投射到記錄介質(zhì)上。另一束激光被擴(kuò)束后，經(jīng)過被記錄物表面的反射，作為物光也投射到記錄介質(zhì)上。物光用以攜帶數(shù)據(jù)，它被擴(kuò)大到能夠*照射在整個立體光調(diào)制器（SLM）上。SLM類似一個LCD壁板，它以亮和暗的像素陣列用整頁的方式顯示所要存儲的二進(jìn)制數(shù)據(jù)。物光穿過SLM后，有的點亮，有的點暗，也就是攜帶了該頁的數(shù)據(jù)。然后，同參考光在介質(zhì)內(nèi)起作用，把整頁的數(shù)據(jù)都變成干涉條紋圖樣，整頁的數(shù)據(jù)便通過干涉圖樣存放在介質(zhì)中。

注：圖片來源網(wǎng)絡(luò)

讀數(shù)據(jù)時，只要用參考光照射存儲介質(zhì)，同其內(nèi)部干涉圖樣起衍射作用便可以還原先寫進(jìn)去的亮的和暗的像素（表示1和0）構(gòu)成的圖像，落在CCD（電荷耦合器件）構(gòu)成的讀取陣列上，于是，便可讀取整頁的數(shù)據(jù)。

注：圖片來源網(wǎng)絡(luò)

全息存儲的特點

（1）存儲密度高、容量大。高存儲密度是通過在感光材料的同一區(qū)域記錄多張全息圖得到的。目前常用的多重記錄方法有多波長、多角度、多相位記錄。為了得到更高的存儲密度，可將幾種多重記錄方法綜合使用。

（2）數(shù)據(jù)傳輸速度高和存取時間短。全息圖采用整頁存儲和讀取的方式，一頁中的所有信息位都被并行地記錄和讀取。此外，全息數(shù)據(jù)庫可以用無慣性的光束偏轉(zhuǎn)或波長選擇等手段來尋址，不一定要用磁盤和光盤存儲中必需的機(jī)電式讀寫頭，因而數(shù)據(jù)傳輸速率和存取速率可以進(jìn)一步提高。

（3）高冗余度。與按位存儲的磁盤和光盤不同，全息圖以分布式的方式存儲信息，每個信息位都存儲在全息圖的整個表面上或整個體積內(nèi)，故記錄介質(zhì)局部的缺陷和損傷不會引起信息的丟失。

（4）存儲可靠性高。全息存儲材料都選用光學(xué)性能好、化學(xué)性能穩(wěn)定的銀鹽晶體、有機(jī)高分子聚合物或金屬化合物晶體。即使存儲載體有部分損壞，仍能讀取數(shù)據(jù)，全息存儲材料記錄的信息可以保持30年以上。

國外同軸式全息光盤數(shù)據(jù)存儲系統(tǒng)示意

介紹了這么多關(guān)于全息存儲的信息，那么壓電技術(shù)在全息存儲上有什么作用呢？

芯明天壓電技術(shù)產(chǎn)品

壓電技術(shù)是一種基于PZT逆壓電效應(yīng)的微運(yùn)動控制技術(shù)，它超高精度的位置控制與超快速的調(diào)節(jié)響應(yīng)，為全息光存儲技術(shù)提供快速納米級的高精度光路控制。

芯明天基于壓電技術(shù)的壓電產(chǎn)品具有許多的種類，它可以是直線運(yùn)動的，也可以是角度運(yùn)動的，同時它也可是直線運(yùn)動與角度運(yùn)動相結(jié)合的壓電產(chǎn)品。

芯明天壓電物鏡定位器系列產(chǎn)品是專為帶載物鏡做納米級直線步進(jìn)運(yùn)動從而達(dá)到顯微、聚焦目的而設(shè)計的，它可實現(xiàn)顯微物鏡頭的直線精密位置調(diào)節(jié)，精度可達(dá)nm級，帶載能力可達(dá)500g，運(yùn)動行程范圍可達(dá)1mm，而響應(yīng)時間僅幾毫秒。

芯明天壓電偏轉(zhuǎn)鏡系列產(chǎn)品可實現(xiàn)對光路的高精度實時轉(zhuǎn)向調(diào)節(jié)，它可產(chǎn)生θx、θy 軸偏擺，并可選配直線運(yùn)動軸，用于驅(qū)動反射/透射鏡片使其發(fā)生偏轉(zhuǎn)從而改變反射/透射光路的路徑方向。芯明天壓電偏轉(zhuǎn)鏡的偏轉(zhuǎn)范圍可達(dá)43mrad，承載能力可達(dá)φ110mm鏡片。它的精度可達(dá)nrad級，響應(yīng)時間達(dá)毫秒量級。

1）壓電物鏡定位器系列產(chǎn)品

壓電物鏡定位器與物鏡之間通過適配器連接，將物鏡快速鎖定在預(yù)期位置。多種螺紋牙可選，如M27×0.75、M26×0.75、M26×1/36"、M25×0.75、W0.8×1/36"等，也可定制，便于與顯微鏡集成安裝。可匹配蔡司、尼康、奧林巴斯、徠卡等多種標(biāo)準(zhǔn)鏡頭。它也可通過適配器與手動調(diào)節(jié)臺相結(jié)合使用。

P73系列壓電物鏡定位器

技術(shù)參數(shù)

P76系列壓電物鏡定位器

技術(shù)參數(shù)

2）芯明天壓電偏轉(zhuǎn)鏡系列產(chǎn)品

壓電偏轉(zhuǎn)鏡是以壓電陶瓷作為驅(qū)動元件，內(nèi)部采用無回差柔性鉸鏈并聯(lián)導(dǎo)向結(jié)構(gòu)設(shè)計，外部機(jī)械結(jié)構(gòu)通過內(nèi)部多支壓電陶瓷的伸縮來實現(xiàn)單軸或多軸角度偏轉(zhuǎn)運(yùn)動，補(bǔ)償量小，確保偏轉(zhuǎn)鏡具有很高的運(yùn)動精度和穩(wěn)定性，通過內(nèi)置高精度傳感器進(jìn)行閉環(huán)控制，實現(xiàn)亞微弧度分辨率及微弧度定位精度。

 P33系列壓電偏轉(zhuǎn)鏡

技術(shù)參數(shù)

P35A系列壓電偏轉(zhuǎn)鏡

技術(shù)參數(shù)