第二節(jié)　光學(xué)存儲(chǔ)技術(shù)

人的信息來(lái)源是通過(guò)視覺(jué)、聽(tīng)覺(jué)、觸覺(jué)等感覺(jué)器官直接或間接從信息源獲取。由于視覺(jué)信息色彩紛呈，又可包含大視場(chǎng)、大景深的快速運(yùn)動(dòng)圖像，其信息豐富的程度遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)其它的信息獲取方式，使得以光為信息載體的視覺(jué)信息成為人類(lèi)的主要信息來(lái)源。遠(yuǎn)古的人類(lèi)就知道利用光來(lái)快速傳遞信息，例如我國(guó)周代（約公元前8世紀(jì)）就有“烽火戲諸侯”的故事。但是在很長(zhǎng)的時(shí)I期內(nèi)，人們存儲(chǔ)信息一直采用局限于直接保存包含信息的實(shí)物（如結(jié)繩記事）或符號(hào)（如各種形式的書(shū)籍文字）的方式。直到150多年前發(fā)明照相術(shù)，才真正進(jìn)入了用光學(xué)方法存儲(chǔ)信息的時(shí)代。

照相術(shù)是利用光誘導(dǎo)乳膠中物質(zhì)的光化學(xué)反應(yīng)，進(jìn)而改變?nèi)槟z局部的顏色，從而實(shí)現(xiàn)信息的靜儲(chǔ)。由光學(xué)照相術(shù)發(fā)展而來(lái)的縮微照相術(shù)，即使今天在海量信息存儲(chǔ)領(lǐng)域仍然具有重要的位置。這是因?yàn)榭s微技術(shù)有它獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)：能夠高保真度地存儲(chǔ)高分辨率圖像，其保持文物、古籍、展覽品原貌的能力無(wú)可替代。研究表明，對(duì)于照片或連續(xù)影調(diào)圖像的存儲(chǔ)，縮微方法的存儲(chǔ)容量是光盤(pán)的7倍。同時(shí)，縮微片的保存壽命可達(dá)150年，這也是其它存儲(chǔ)技術(shù)不能比擬的。但是這種存儲(chǔ)技術(shù)需要復(fù)雜費(fèi)時(shí)的濕法后處理，作為一種“離線”讀寫(xiě)方式，不能象磁盤(pán)、光盤(pán)一樣與現(xiàn)代通信設(shè)備以及計(jì)算機(jī)聯(lián)機(jī)，因而在擴(kuò)大信息交流方面存在限制。

當(dāng)前，光學(xué)存儲(chǔ)主要指與計(jì)算機(jī)和其它通信系統(tǒng)聯(lián)機(jī)的海量存儲(chǔ)技術(shù)。與傳統(tǒng)的磁性存儲(chǔ)技術(shù)（磁帶、磁泡、磁盤(pán)）相比，光學(xué)存儲(chǔ)有以下特點(diǎn)：

①存儲(chǔ)密度高。理論估計(jì)，光學(xué)存儲(chǔ)的面密度為1／λ²的數(shù)量級(jí)，其中λ是用于存儲(chǔ)的光的波長(zhǎng)。通過(guò)使用多層記錄材料、分區(qū)使用記錄材料的動(dòng)態(tài)范圍或使用多波長(zhǎng)尋址光束及短波長(zhǎng)照明等技術(shù)，可以使存儲(chǔ)密度顯著增大。光學(xué)方法還可以尋址記錄材料的整個(gè)體積，存儲(chǔ)的體密度可達(dá)1／λ³。按λ＝500nm計(jì)算，存儲(chǔ)密度為1TB／cm³的數(shù)量級(jí)。若同時(shí)在大量可分辨的窄光譜凹陷中進(jìn)行記錄，存儲(chǔ)密度還可提高1～3個(gè)數(shù)量級(jí)，這是當(dāng)前任何其它數(shù)據(jù)存儲(chǔ)技術(shù)所無(wú)法匹敵的。

②并行程度高。由于光束可以攜帶圖像，即二維數(shù)據(jù)頁(yè)，通過(guò)對(duì)照明光束波面的二維調(diào)制，光學(xué)存儲(chǔ)器件能廣泛地提供并行輸入輸出和數(shù)據(jù)傳輸。

③抗電磁干擾。外界電磁干擾的頻率都遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于光頻，因此光不受外界電磁場(chǎng)的干擾，不同光束之間也很難互相干擾。

④存儲(chǔ)壽命長(zhǎng)。磁存儲(chǔ)的信息一般只能保存2～3年；而只要光存儲(chǔ)介質(zhì)穩(wěn)定，壽命一般在10年以上。

⑤非接觸式讀／寫(xiě)信息。用光束讀寫(xiě)，不會(huì)磨損和劃傷存儲(chǔ)體，這不僅延長(zhǎng)了存儲(chǔ)壽命，而且使存儲(chǔ)體可以自由拆卸、移動(dòng)和更換，對(duì)于當(dāng)前已經(jīng)商品化的光學(xué)存儲(chǔ)設(shè)備，例如CD—ROM和連接光盤(pán)系統(tǒng)，這種可移動(dòng)性是一大優(yōu)點(diǎn)，因?yàn)榭梢宰龀烧嬲暮Ａ看鎯?chǔ)器。而高密度的磁盤(pán)機(jī)，由于磁頭飛行高度只有幾微米，使磁盤(pán)一經(jīng)固定便難以更換。當(dāng)然，隨著互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)變得無(wú)處不在，容易通過(guò)便攜計(jì)算機(jī)進(jìn)行遠(yuǎn)程連接，這種可拆卸的優(yōu)越性會(huì)漸漸消失，長(zhǎng)遠(yuǎn)看來(lái)更重要的是發(fā)展高速大容量的穩(wěn)定存儲(chǔ)系統(tǒng)；而光學(xué)存儲(chǔ)也最有希望提供這樣的系統(tǒng)。

⑥信息價(jià)格位低。由于光學(xué)存儲(chǔ)密度高，其信息價(jià)格位可比磁記錄低幾十倍。

由于上述這些優(yōu)點(diǎn)，所以自從激光器發(fā)明以來(lái)，光學(xué)存儲(chǔ)技術(shù)就一直受到人們的關(guān)注。

從原理上講，只要材料的某種性質(zhì)對(duì)光敏感，在被信息調(diào)制過(guò)的光束照射下，能產(chǎn)生理化性貢的改變，并且這種改變能在隨后的讀出過(guò)程中使讀出光的性質(zhì)發(fā)生變化，都可以作為光學(xué)存儲(chǔ)均介質(zhì)。光學(xué)存儲(chǔ)按存儲(chǔ)介質(zhì)的厚度可分為面存儲(chǔ)（二維存儲(chǔ)）和體存儲(chǔ)（三維存儲(chǔ)）；按數(shù)據(jù)存馭的方式可分為逐位存儲(chǔ)（又稱(chēng)光學(xué)打點(diǎn)式存儲(chǔ)）和頁(yè)面并行式存儲(chǔ)；按鑒別存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的方式可分為位置選擇存儲(chǔ)和頻率選擇存儲(chǔ)等等。目前，最普遍、最成熟的光學(xué)存儲(chǔ)技術(shù)是光盤(pán)存儲(chǔ)。正在發(fā)展中的技術(shù)還有很多種，我們首先對(duì)光盤(pán)存儲(chǔ)作一介紹。

一、光盤(pán)存儲(chǔ)

自20世紀(jì)60年代末美國(guó)ECD及IBM公司共同研制出第一片光盤(pán)以來(lái)，光盤(pán)存儲(chǔ)技術(shù)發(fā)展之迅速出人意料。80年代即在聲視領(lǐng)域中迅速形成了激光唱片（CD）和激光視盤(pán)（LVD）的產(chǎn)業(yè)。作為一種新型的信息存儲(chǔ)手段，光盤(pán)在計(jì)算機(jī)外存設(shè)備上的應(yīng)用也發(fā)展很快，目前已成為光電子產(chǎn)業(yè)的主要支柱之一。

激光具有高度的單色性、方向性和相干性，經(jīng)聚焦后可在記錄介質(zhì)中形成極微小的光照微區(qū)（直徑為光波長(zhǎng)的線度，即1μm以下），使光照部分發(fā)生物理和化學(xué)變化，從而使光照微區(qū)的某種光學(xué)性質(zhì)（反射率、折射率、偏振特性等）與周?chē)橘|(zhì)有較大反襯度，可以實(shí)現(xiàn)信息的存儲(chǔ)。這就是光盤(pán)存儲(chǔ)的原理。在信息的“寫(xiě)入”過(guò)程中，通常使寫(xiě)入激光束的強(qiáng)度被待存儲(chǔ)信息（模擬量或數(shù)字量）所調(diào)制，而記錄介質(zhì)上有無(wú)理化性質(zhì)的變化則代表了信息的有無(wú)。在信息的“讀出”過(guò)程中，用低強(qiáng)度的穩(wěn)定激光束掃描信息軌道，隨著光盤(pán)的高速旋轉(zhuǎn)，介質(zhì)表面的反射光強(qiáng)度（或其它性質(zhì)）隨存儲(chǔ)的信息位而變化。用光電探測(cè)器檢測(cè)反射光信號(hào)并加以解調(diào)，便可取出所需要的信息。光盤(pán)是在襯盤(pán)上淀積了記錄介質(zhì)及其保護(hù)膜的盤(pán)片，在記錄介質(zhì)表面沿螺旋形軌道以記錄斑的形式寫(xiě)入大量的信息位（圖27），因此光盤(pán)是按位存儲(chǔ)的二維存儲(chǔ)介質(zhì)。記錄軌道的密度可高達(dá)1000道／mm以上，這種類(lèi)似光柵的結(jié)構(gòu)使光盤(pán)在白光照明下呈現(xiàn)絢麗的色彩。

圖27　光盤(pán)記錄斑示意圖

光盤(pán)存儲(chǔ)除了具有存儲(chǔ)密度高、抗電磁干擾、存儲(chǔ)壽命長(zhǎng)、非接觸式讀／寫(xiě)信息，以及信息位價(jià)格低廉等優(yōu)點(diǎn)外，還具有信息載噪比（CNR）高的突出優(yōu)點(diǎn)。CNR是載波電平與噪聲電平之比，以分貝（dB）表示。光盤(pán)CNR均在50dB以上，且多次讀寫(xiě)后不降低。因此，光盤(pán)多次讀出的音質(zhì)和圖像清晰度是磁帶和磁盤(pán)所無(wú)法比擬的。另外，光盤(pán)的信息傳輸速率也比較高?，F(xiàn)有的光盤(pán)每一通道數(shù)據(jù)速率可達(dá)50Mbit／s以上，通過(guò)改進(jìn)光學(xué)系統(tǒng)和選擇適當(dāng)?shù)募す獠ㄩL(zhǎng)，可以提高數(shù)據(jù)速率。

1．光盤(pán)的類(lèi)型

作為計(jì)算機(jī)系統(tǒng)外部設(shè)備的數(shù)字光盤(pán)存儲(chǔ)技術(shù)，按其功能劃分主要有四種：

（1）只讀存儲(chǔ)光盤(pán)（ROM）

只讀式存儲(chǔ)光盤(pán)的記錄介質(zhì)主要是光刻膠，記錄方式多數(shù)采用經(jīng)聲光調(diào)制的聚焦氪離子激光，將信息刻錄在介質(zhì)上制成母盤(pán)，然后進(jìn)行大量模壓復(fù)Nooa－Ⅲ作工藝和設(shè)備的限制，這種光盤(pán)只能用來(lái)播放已經(jīng)記錄在盤(pán)片上的信息，用戶(hù)不能自行寫(xiě)入。CD只讀、CD音像和Lv都屬此類(lèi)。配備了CD—ROM驅(qū)動(dòng)器的微機(jī)，也可讀取大量光盤(pán)中存儲(chǔ)的軟件和多媒體信息。

（2）一次寫(xiě)入光盤(pán)WORM，或稱(chēng)DRAW

一次寫(xiě)入光盤(pán)都利用聚焦激光在介質(zhì)的徽區(qū)產(chǎn)生不可逆的物理和化學(xué)變化寫(xiě)入信息。這類(lèi)光盤(pán)具有寫(xiě)、讀兩種功能，用戶(hù)以自行一次寫(xiě)入，寫(xiě)完即可讀，但信息一經(jīng)寫(xiě)入便不可擦除，也不能反復(fù)使用。它特別適合于文檔和圖像的存儲(chǔ)和檢索。

為了保證光盤(pán)能被用戶(hù)寫(xiě)入，實(shí)現(xiàn)寫(xiě)后即讀（DRAW），記錄的數(shù)據(jù)能夠?qū)崟r(shí)加以檢驗(yàn)，一次寫(xiě)入光盤(pán)上應(yīng)有的地址碼（信號(hào)、扇區(qū)號(hào)及同步信號(hào)等）都以標(biāo)準(zhǔn)格式預(yù)先刻錄并復(fù)制在光盤(pán)的襯盤(pán)上。光盤(pán)的存儲(chǔ)介質(zhì)應(yīng)當(dāng)是不須經(jīng)過(guò)中間處理的類(lèi)型。除了高分辨率、高對(duì)比度、抗缺陷性能強(qiáng)等對(duì)光盤(pán)存儲(chǔ)介質(zhì)的共同要求外，一次寫(xiě)入光盤(pán)對(duì)介質(zhì)還有以下基本要求：①較高的記錄靈敏度。②較好的記錄閾值。③存儲(chǔ)介質(zhì)的力學(xué)、熱學(xué)及光學(xué)性能應(yīng)與預(yù)格式化襯盤(pán)相匹配，以保證軌道跟蹤的順利進(jìn)行，并能實(shí)現(xiàn)在任一軌道任一扇區(qū)進(jìn)行信息的寫(xiě)與讀。

一次寫(xiě)入光盤(pán)主要是利用激光的熱效應(yīng)，其記錄方式有很多種，例如：①燒蝕型：存儲(chǔ)介質(zhì)可以是金屬、半導(dǎo)體合金，例如低熔點(diǎn)碲合金、金屬氧化物或有機(jī)染料。利用激光的熱效應(yīng)使介質(zhì)的微區(qū)熔化、蒸發(fā)，以形成信息坑孔。

②起泡型：存儲(chǔ)介質(zhì)由染料聚合物一高熔點(diǎn)金屬兩層薄膜組成。激光照射使染料聚合物分解排出氣體，兩層問(wèn)形成的氣泡使上層薄膜隆起，與周?chē)橘|(zhì)形成反射率的差異，從而實(shí)現(xiàn)信息的記錄。

③熔絨型：存儲(chǔ)介質(zhì)為經(jīng)離子刻蝕的硅，表面呈現(xiàn)絨面結(jié)構(gòu)。激光光斑使照射部分的絨面熔成鏡面，實(shí)現(xiàn)反差記錄。

④合金型：用Pt－si，Rh－si或Au－si制成雙層結(jié)構(gòu)，激光加熱的微區(qū)熔成合金，形成反差記錄。

⑤相變型：存儲(chǔ)介質(zhì)多用硫?qū)倩衔锘蚪饘俸辖鹬瞥杀∧?，利用激光的熱效?yīng)和光效應(yīng)使被照微區(qū)發(fā)生相變。這種相變可以是從一個(gè)非晶相變到另一個(gè)非晶相，從一個(gè)晶相變到另一個(gè)晶相，或是從非晶相變到晶相。為了提高一次寫(xiě)入光盤(pán)的性能，要嚴(yán)格選擇記錄介質(zhì)的厚度，通過(guò)增加反射層、熱障層等來(lái)提高光能利用率和熱效率。目前一次寫(xiě)入光盤(pán)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)商品化。

（3）可擦重寫(xiě)光盤(pán)（EDAW）

這類(lèi)光盤(pán)除用來(lái)寫(xiě)、讀信息外，還可將已經(jīng)記錄在光盤(pán)上的；信息擦去，然后再寫(xiě)入新的信息。但寫(xiě)、擦是分開(kāi)的兩個(gè)過(guò)程，需要兩束不同的激光和先后兩個(gè)動(dòng)作才能完成，即先用擦激光將某一信道上的信息擦除，然后再用寫(xiě)激光將新的信息寫(xiě)入。這種先擦后寫(xiě)的兩步過(guò)程限制了數(shù)據(jù)的存取時(shí)間和傳輸速率，因而尚未應(yīng)用到計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的主內(nèi)存，即隨機(jī)存取存儲(chǔ)器（RAM）。但是用這類(lèi)光盤(pán)代替磁帶，用在海量脫機(jī)存儲(chǔ)和圖像數(shù)字存儲(chǔ)方面已成定局。

可擦重寫(xiě)光盤(pán)是利用記錄介質(zhì)在兩個(gè)穩(wěn)定態(tài)之間的可逆變化來(lái)實(shí)現(xiàn)反復(fù)的寫(xiě)與擦。光盤(pán)可擦重寫(xiě)技術(shù)的關(guān)鍵是解決新的存儲(chǔ)介質(zhì)材料。經(jīng)過(guò)多年的努力，已在磁光型（熱磁反轉(zhuǎn)型）存儲(chǔ)材料上得到突破而獲得實(shí)用化。磁光型存儲(chǔ)介質(zhì)的必要條件是具有磁各向異性，在垂直于薄膜表面方向有一易磁化軸，產(chǎn)生垂直磁記錄磁疇。在寫(xiě)入信息之前，用一定強(qiáng)度的磁場(chǎng)H。對(duì)介質(zhì)進(jìn)行初始磁化，使各磁疇單元具有相同的磁化方向。

圖28　磁光光盤(pán)的原理

寫(xiě)入圖28（a）：磁光讀寫(xiě)頭的脈沖激光聚焦到介質(zhì)表面，光照微區(qū)溫度升至居里溫度（T_c）或補(bǔ)償溫度（T_comp）時(shí)，凈磁化強(qiáng)度為0（退磁）。此時(shí)，通過(guò)讀寫(xiě)頭中的線圈施加一反偏磁場(chǎng)，使微斑反向磁化。而介質(zhì)中無(wú)光照的相鄰磁疇，磁化方向保持原來(lái)的方向，從而實(shí)現(xiàn)磁化方向相反的反差記錄。

讀出圖28（b）：利用磁光克爾效應(yīng)來(lái)檢測(cè)微區(qū)磁疇的磁化方向，從而實(shí)現(xiàn)信息的讀出。磁光克爾效應(yīng)是Kerr在1877年發(fā)現(xiàn)的。當(dāng)線偏振光入射到磁性介質(zhì)時(shí)，反射光束的偏振面會(huì)發(fā)生旋轉(zhuǎn)，這個(gè)旋轉(zhuǎn)角稱(chēng)為克爾角。若用線偏振光掃描錄有信息的信道，光束經(jīng)過(guò)磁化方向向上的微斑的反射，反射光的偏振方向會(huì)繞反射線右旋一個(gè)角度θ_k。反之，若掃到磁化方向向下的微斑，反射光的偏振方向則左旋一個(gè)θ_k，以－θ_k表示。實(shí)際讀出時(shí)，將檢偏器調(diào)整到使與鞏對(duì)應(yīng)的偏振光為消光位置，來(lái)自下磁化微斑的反射光不能通過(guò)檢偏器到達(dá)探測(cè)器，而從上磁化微斑反射的光束則可通過(guò)sin（2θ_k）的分量，探測(cè)器便有效地讀出了已寫(xiě)入的信號(hào)。

擦除圖28（c）：擦除時(shí)，用原來(lái)的寫(xiě)入光束掃描信息道，并施加與初始H。方向相同的偏置磁場(chǎng)，則微區(qū)磁疇的磁化方向又會(huì)恢復(fù)原狀，從而擦除了原有的信息。由于磁疇磁化方向翻轉(zhuǎn)的速率有限，故磁光光盤(pán)一般需要兩次操作來(lái)寫(xiě)入信息，第一次是擦除原有軌道上的信息，第二次是寫(xiě)入新信息。

（3）直接重寫(xiě)光盤(pán)

前面介紹的可擦重寫(xiě)磁光盤(pán)，在記錄信息時(shí)往往需要兩次動(dòng)作，即先將信道上原有的信息擦除，然后再寫(xiě)入新的信息。這可以用一束激光的兩次動(dòng)作完成，也可用擦除光束和隨后的寫(xiě)入光束配合完成。無(wú)論采取哪種方式，都將限制光盤(pán)數(shù)據(jù)傳輸速率的提高。光盤(pán)存儲(chǔ)技術(shù)目前的研究熱點(diǎn)，一是提高可擦重寫(xiě)光盤(pán)的性能，二是研究直接重寫(xiě)光盤(pán)。直接重寫(xiě)光盤(pán)可用一束激光、一次動(dòng)作錄入信息，也就是在寫(xiě)入新信息的同時(shí)自動(dòng)擦除原有信息，無(wú)需兩次動(dòng)作。顯然這種光盤(pán)能夠有效地提高數(shù)據(jù)傳輸率，有希望應(yīng)用到計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的隨機(jī)存取存儲(chǔ)器。

實(shí)現(xiàn)直接重寫(xiě)的可能途徑之一，是利用激光束的粒子作用，在極短的時(shí)間內(nèi)使介質(zhì)完成快速晶化。這種光致晶化的可逆相變過(guò)程和相變型可擦重寫(xiě)光盤(pán)的熱致晶化的相變過(guò)程有不同的機(jī)制。當(dāng)光致晶化過(guò)程非常快以致擦除激光脈寬與寫(xiě)入激光脈寬（20～50×10^－9）相當(dāng)時(shí)，相變光盤(pán)可進(jìn)行直接重寫(xiě)，從而大大縮短了數(shù)據(jù)的存取時(shí)間。近年來(lái)，國(guó)內(nèi)外的大量研究工作都圍繞著降低擦除時(shí)間（加快晶化速度）、提高晶態(tài)和非晶態(tài)的反襯度及多次擦除中材料穩(wěn)定性等方面進(jìn)行。

2．光盤(pán)存儲(chǔ)器

光盤(pán)存儲(chǔ)器是在光盤(pán)已經(jīng)設(shè)計(jì)定型、各項(xiàng)性能參數(shù)都已確定的情況下，特定盤(pán)片的驅(qū)動(dòng)器。光盤(pán)讀取和檢索信息的功能要靠光盤(pán)驅(qū)動(dòng)器實(shí)現(xiàn)。實(shí)用的光盤(pán)驅(qū)動(dòng)器雖然小巧緊湊，卻是光、機(jī)、電相結(jié)合的高技術(shù)產(chǎn)物。它包括提供高質(zhì)量讀出光束和引導(dǎo)檢索出的光信號(hào)的精密光學(xué)系統(tǒng)，產(chǎn)生信息讀出信號(hào)、再現(xiàn)盤(pán)片格式化地址信號(hào)和檢測(cè)光盤(pán)聚焦誤差信號(hào)及跟蹤誤差信號(hào)的電子學(xué)電路，以及實(shí)現(xiàn)光束高精度跟蹤的伺服控制系統(tǒng)。這里簡(jiǎn)要介紹光盤(pán)存儲(chǔ)器的光學(xué)系統(tǒng)。

各類(lèi)光盤(pán)存儲(chǔ)器的光學(xué)系統(tǒng)大體相似，都采用半導(dǎo)體激光器作光源，光學(xué)頭及光學(xué)系統(tǒng)或采用一束激光及一套光路進(jìn)行信息的寫(xiě)讀（如只讀存儲(chǔ)器及一次寫(xiě)入存儲(chǔ)器），或用兩個(gè)獨(dú)立的光源及配置的兩套光路，一套用來(lái)讀寫(xiě)，另一套用來(lái)擦除（如可擦重寫(xiě)存儲(chǔ)器）。直接重寫(xiě)式相變光盤(pán)存儲(chǔ)器，在信息寫(xiě)入的同時(shí)自動(dòng)擦除原有信息，因而也只需一束激光、一套光路完成全部讀、寫(xiě)、擦功能，故可以和一次寫(xiě)入存儲(chǔ)器兼容，以便制成多功能相變光盤(pán)存儲(chǔ)器。

光學(xué)系統(tǒng)是圍繞著以下幾方面配置的：從半導(dǎo)體激光器發(fā)出的激光一般都有較大的發(fā)散角，為了更有效地利用光能量，首先要求半導(dǎo)體激光器中發(fā)出的發(fā)散光束準(zhǔn)直成平行光束。半導(dǎo)體激光束的截面為橢圓，需要經(jīng)過(guò)整形變成圓光束，才能最后在光盤(pán)上聚焦成圓光斑，以滿(mǎn)足讀、寫(xiě)的要求。要采取措施使沿同一光路傳播的入射到光盤(pán)的光束和從光盤(pán)反射回來(lái)的光束不致發(fā)生干涉。要采取措施防止光盤(pán)表面的反射光進(jìn)入到激光器，否則會(huì)顯著增加激光輸出中的噪音。由于寫(xiě)／讀光束和攘除光束都是由同一物鏡聚焦在光盤(pán)上，因此，要高效地將經(jīng)過(guò)準(zhǔn)直以后的寫(xiě)／讀光束和擦除光束耦合到同一光路中。

圖29　雙光束光學(xué)系統(tǒng)的光路示意圖

根據(jù)光盤(pán)存儲(chǔ)介質(zhì)的不同，其光學(xué)系統(tǒng)大致可分為單光束光學(xué)系統(tǒng)和雙光束光學(xué)系統(tǒng)。

（1）單光束光學(xué)系統(tǒng)

單光束光學(xué)系統(tǒng)適合于只讀光盤(pán)和一次寫(xiě)入光盤(pán)，具備信息的寫(xiě)、讀功能。對(duì)于直接重寫(xiě)相變光盤(pán)原則上也可使用，只是激光器的功率及脈沖要求不同，因而激光器的驅(qū)動(dòng)電路也不相同。

（2）雙光束光學(xué)系統(tǒng)

雙光束光學(xué)系統(tǒng)用于可擦重寫(xiě)光盤(pán)（圖29）。器件1～8，10～13構(gòu)成寫(xiě)／讀光路，器件13～19，5～8，20～21構(gòu)成擦除光路。一些關(guān)鍵器件的作用如下：二向色反射鏡5為一干涉濾光鏡，只反射特定波長(zhǎng)的入射光；刀口11將從光盤(pán)反射回來(lái)的激光分割為兩部分，分別進(jìn)入探測(cè)器12和13，得到讀出和聚焦、跟蹤誤差信號(hào)；18和19分別為正、負(fù)柱面透鏡，改變光束為橢圓截面，以利擦除；17為偏振分束器；1為寫(xiě)、讀激光器（波長(zhǎng)0．83μm）；13為擦除激光器（波長(zhǎng)0．78μm）。

我國(guó)近20多年來(lái)在光盤(pán)技術(shù)和產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域中也有了長(zhǎng)足的發(fā)展。例如，成都電子科技大學(xué)和北京航空航天大學(xué)分別研制成功的可擦重寫(xiě)磁光盤(pán)、直接重寫(xiě)相變光盤(pán)等都已進(jìn)入實(shí)用階段。近年來(lái)，中國(guó)科學(xué)院上海冶金研究所國(guó)家光存儲(chǔ)研究中心已建成各類(lèi)光盤(pán)的母盤(pán)生產(chǎn)線；清華大學(xué)國(guó)家光盤(pán)工程研究中心致力于改進(jìn)光盤(pán)驅(qū)動(dòng)器及其關(guān)鍵部件，提高其性能和存儲(chǔ)容量，減少搜尋時(shí)間，改進(jìn)數(shù)據(jù)速率和存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的可靠性，同時(shí)進(jìn)行新一代多功能光盤(pán)驅(qū)動(dòng)器的開(kāi)發(fā)，研制適合于各種無(wú)機(jī)和有機(jī)的一次寫(xiě)入和可擦除介質(zhì)的雙激光束多功能光學(xué)頭。

3．光盤(pán)存儲(chǔ)技術(shù)的進(jìn)展

盡管光盤(pán)存儲(chǔ)技術(shù)發(fā)展迅速，磁盤(pán)存儲(chǔ)仍然是其強(qiáng)大的競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手。目前從總體上說(shuō)，光盤(pán)的存儲(chǔ)密度優(yōu)于磁盤(pán)，主要由于磁盤(pán)的道距（約10μm）比光盤(pán)的道距（約1μm）大得多。但是磁盤(pán)技術(shù)也在不斷發(fā)展。據(jù)Data storage1998年2月報(bào)道。IBM已有突破存儲(chǔ)密度10Git／in²（1in＝25．3mm）大關(guān)的實(shí)驗(yàn)室樣機(jī)。至于在數(shù)據(jù)傳輸速率方面，光盤(pán)的性能仍然不及磁盤(pán)。光盤(pán)必須不斷保持和提高在存儲(chǔ)密度方面的優(yōu)勢(shì)，同時(shí)在數(shù)據(jù)速率方面趕上和超過(guò)磁盤(pán)，才能在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)使用中站穩(wěn)腳跟。

為了提高只讀光盤(pán)的存儲(chǔ)容量，可以采取的主要方法有：

①采用短波長(zhǎng)激光讀寫(xiě)。存儲(chǔ)密度與使用的光波長(zhǎng)的平方成反比，如激光波長(zhǎng)由目前的0．8μm縮短到0．3μm，記錄的面密度可提高3倍。近年來(lái)，隨著短波長(zhǎng)激光二極管的商品化，采用短波長(zhǎng)激光讀寫(xiě)已經(jīng)可行。

②提高道密度和線密度。使用光道密度加倍法，不僅在預(yù)刻槽臺(tái)上記錄，而且在槽內(nèi)記錄，相當(dāng)于光道密度增加1倍，從而使信息存儲(chǔ)密度增加1倍。使用區(qū)域比特記錄法，在光盤(pán)的任何徑向位置都使沿光道方向的數(shù)據(jù)位等間隔地配置，又能使光盤(pán)總的線密度提高1倍。

③向空問(wèn)要容量，開(kāi)發(fā)多數(shù)據(jù)層的光盤(pán)。為了提高數(shù)據(jù)速率，除了提高讀寫(xiě)激光功率，改進(jìn)編碼和信號(hào)處理方法外，還可以采取所謂多光道并行存取技術(shù)，在多條平行軌道上同時(shí)存取數(shù)據(jù)。例如，一種雙光學(xué)頭的設(shè)計(jì)，采用16個(gè)激光二極管陣列并行存取，可使數(shù)據(jù)速率達(dá)到100Mbit／s。直接存取技術(shù)也可以進(jìn)一步縮短光盤(pán)的存取時(shí)間。

目前正在開(kāi)發(fā)超高容量雙面多數(shù)據(jù)層ROM。例如，日本日立公司等研制的雙面雙數(shù)據(jù)層ROM，采用0．33μm的最小光斑尺寸和每層0．73μm寬的道距，實(shí)現(xiàn)總數(shù)據(jù)容量為17GB。他們也研究了雙面多數(shù)據(jù)層ROM盤(pán)結(jié)構(gòu)。研究表明，利用雙面三數(shù)據(jù)層結(jié)構(gòu)（總共包括6個(gè)數(shù)據(jù)層），有可能實(shí)現(xiàn)2．5GB的超高容量。

當(dāng)前先進(jìn)的相變光盤(pán)技術(shù)已經(jīng)達(dá)到成熟的產(chǎn)品級(jí)水平。在直接重寫(xiě)光盤(pán)中實(shí)現(xiàn)高數(shù)據(jù)率是當(dāng)前研究的熱點(diǎn)，關(guān)鍵在于提高盤(pán)面轉(zhuǎn)速和記錄位密度。采用紅光波長(zhǎng)已在120mm可重寫(xiě)光盤(pán)中實(shí)現(xiàn)了3．0GB的用戶(hù)容量。增大徑向和切向的密度可以進(jìn)一步擴(kuò)大存儲(chǔ)容量。據(jù)估計(jì)，采用平臺(tái)／槽道記錄，道距可減小到0．7μm，可接受的記錄容差的最小位長(zhǎng)度是0．32μm。二者相結(jié)合，平臺(tái)／槽道記錄應(yīng)可達(dá)到0．3Gbit／cm²的面密度和3．5GB的用戶(hù)容量。Yamada估計(jì)了在最近的將來(lái)可能達(dá)到的數(shù)據(jù)傳輸率。將典型的相變材料Ge－sb－Te與一個(gè)“熱平衡結(jié)構(gòu)”相結(jié)合，可望對(duì)紅光很快實(shí)現(xiàn)每秒數(shù)十兆位的數(shù)據(jù)率，如用藍(lán)激光將可超過(guò)100Mbit／s。

常規(guī)光盤(pán)存儲(chǔ)雖然已經(jīng)達(dá)到很高的面密度，但在存儲(chǔ)密度方面與磁盤(pán)的競(jìng)爭(zhēng)中，能否取得最終優(yōu)勢(shì)仍無(wú)定局。這是由于光學(xué)存儲(chǔ)受到1／λ²的面密度限制。即使采用短波長(zhǎng)、峰值強(qiáng)度燒蝕（克服衍射引起的光點(diǎn)尺寸限制）和先進(jìn)的編碼等技術(shù)，存儲(chǔ)密度達(dá)到每平方厘米幾百兆位（＜1Gbit／cm²）就到頂了。而磁盤(pán)存儲(chǔ)并不存在這種光學(xué)限制。磁性存儲(chǔ)的面密度在物理上受到超順磁性的限制（即當(dāng)磁疇體積過(guò)于縮小時(shí)，使已磁化的磁疇保持定向排列的各向異性能量會(huì)接近磁疇的內(nèi)能，而引起自發(fā)的去磁）。在過(guò)去10年中，硬磁盤(pán)的面密度以每年60%的速率遞增，并且也將很快逼近超順磁性極限（約為6．2Gbit／cm²）。磁盤(pán)和光盤(pán)都無(wú)法將信息存儲(chǔ)在材料的整個(gè)體積，多層光盤(pán)雖然能提高存儲(chǔ)容量，但允許的層數(shù)畢竟有限。同時(shí)，磁盤(pán)和光盤(pán)的機(jī)械運(yùn)動(dòng)尋址方式和按位存儲(chǔ)的本質(zhì)，限制了數(shù)據(jù)傳輸率的進(jìn)一步提高。

計(jì)算機(jī)處理能力的快速增長(zhǎng)，以及為了滿(mǎn)足多媒體娛樂(lè)和處理對(duì)存儲(chǔ)容量和傳輸速率的渴求，導(dǎo)致了人們對(duì)體積光學(xué)存儲(chǔ)的高度興趣。一般而言，體積光學(xué)存儲(chǔ)技術(shù)有希望達(dá)到萬(wàn)億字節(jié)的容量，毫秒或亞毫秒的存取時(shí)間，以及Gbit／s到Tbit／s量級(jí)的數(shù)據(jù)傳輸速率。一種典型的體積光學(xué)存儲(chǔ)技術(shù)是雙光子光學(xué)存儲(chǔ)。

二、光全息存儲(chǔ)

綜上所述，光盤(pán)存儲(chǔ)在海量信息存儲(chǔ)方面有許多優(yōu)點(diǎn)，已經(jīng)成為成熟的存儲(chǔ)技術(shù)。但它只能在二維平面介質(zhì)上存儲(chǔ)信息，目前存儲(chǔ)的面密度已經(jīng)接近了光學(xué)極限，并且由于和磁性存儲(chǔ)技術(shù)一樣要求光學(xué)頭相對(duì)記錄介質(zhì)作機(jī)械運(yùn)動(dòng)，使存取時(shí)間只能限于毫秒量級(jí)，其數(shù)據(jù)傳輸速率尚不能超過(guò)磁盤(pán)。雙光子存儲(chǔ)技術(shù)將信息存儲(chǔ)從二維平面擴(kuò)展到三維體積，光譜燒孔將信息存儲(chǔ)從空間維度擴(kuò)展到頻率維度，這些存儲(chǔ)維度上的擴(kuò)展，無(wú)疑能大大提高存儲(chǔ)的容量。但是針對(duì)當(dāng)代計(jì)算機(jī)技術(shù)對(duì)數(shù)據(jù)傳輸速率的挑戰(zhàn)，這些存儲(chǔ)技術(shù)都不約而同地采納全息的頁(yè)面式存儲(chǔ)方法，以充分利用光學(xué)的并行性，并進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)高度并行的無(wú)機(jī)械運(yùn)動(dòng)尋址。特別是由于材料穩(wěn)定性和室溫壽命的原因，這些技術(shù)離實(shí)用化還有相當(dāng)?shù)木嚯x。要尋求一種既能增加存儲(chǔ)容量，又能減少存取時(shí)間，還能保持較低的信息位價(jià)格的海量存儲(chǔ)技術(shù)，光全息存儲(chǔ)則是一條可循的途徑。

圖30　光全息存儲(chǔ)構(gòu)成原理示意圖

在激光全息術(shù)發(fā)展的初期，全息圖就被看作是有希望的光學(xué)存儲(chǔ)器件。事實(shí)上，Van Heer－den的創(chuàng)見(jiàn)性的論文就是通過(guò)對(duì)三維全息存儲(chǔ)的考察，討論三維光學(xué)存儲(chǔ)的理論極限。圖30示出全息存儲(chǔ)器的構(gòu)成原理。全息圖是在記錄介質(zhì)里記錄兩個(gè)相交的相干光束形成的干涉圖。一個(gè)光束經(jīng)過(guò)空間調(diào)制而攜帶信息，稱(chēng)為物光束；另一個(gè)以特定方向直接到達(dá)記錄介質(zhì)，稱(chēng)為參考光束。在兩相干光束相交的空間中形成亮暗交替的干涉條紋，條紋軌跡取決于兩光場(chǎng)的相對(duì)位相：兩光場(chǎng)位相相同的地方是亮區(qū)，位相完全相反的地方是暗區(qū)。不同的數(shù)據(jù)圖像與不同的參考波面一一對(duì)應(yīng)。在寫(xiě)入光束移去后，材料對(duì)干涉條紋照明的響應(yīng)而產(chǎn)生的折射率分布仍能持續(xù)一段時(shí)間，因而在材料中形成類(lèi)似光柵的結(jié)構(gòu)。讀出過(guò)程利用了光柵結(jié)構(gòu)的衍射，用適當(dāng)選擇的參考光（即寫(xiě)入過(guò)程中某一參考光的復(fù)現(xiàn)光束）照明全息圖，使衍射光束經(jīng)受空間調(diào)制，從而較精確地復(fù)現(xiàn)出寫(xiě)入過(guò)程中與此參考光相干涉的數(shù)據(jù)光束的波面。這就是全息圖存儲(chǔ)信息的基本原理。對(duì)于厚的記錄介質(zhì)，全息圖遍布于材料的整個(gè)體積，形成體積（三維）全息圖。體積全息圖再現(xiàn)時(shí)對(duì)光束的入射角度、波面位相或波長(zhǎng)都十分敏感，因而有可能用不同角度或位相的參考光束，或用不同波長(zhǎng)的記錄光，在介質(zhì)的同一體積記錄多重全息圖（稱(chēng)為“復(fù)用”），每一幅全息圖都可以在適當(dāng)?shù)淖x出條件下分別讀出。

在20世紀(jì)70年代，全息工作者試圖用全息方法在可擦除的材料（例如光折變晶體）中存儲(chǔ)大量的數(shù)據(jù)頁(yè)，使得每頁(yè)中的任一位都可以獨(dú)立地擦除，從而使全息存儲(chǔ)器有可能用作計(jì)算機(jī)中的隨機(jī)存取存儲(chǔ)器（RAM），但是這種努力一直沒(méi)有成功。一種新技術(shù)，如果具有不同于原有技術(shù)的獨(dú)特優(yōu)勢(shì)，就具有競(jìng)爭(zhēng)力，而不必在所有方面都達(dá)到或超過(guò)原有技術(shù)所具備的性能。與已經(jīng)成熟的磁性存儲(chǔ)技術(shù)和光盤(pán)存儲(chǔ)技術(shù)相比，全息存儲(chǔ)有以下特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)：

（1）高冗余度。以全息圖的形式存儲(chǔ)的信息是分布式的，每一信息單元都存儲(chǔ)在全息圖的整個(gè)表面上（或整個(gè)體積中），故記錄介質(zhì)局部的缺陷和損傷不會(huì)引起信息的丟失。這得益于全息圖的波面重現(xiàn)性質(zhì)，是其它任何存儲(chǔ)技術(shù)所無(wú)法具有的。

（2）高存儲(chǔ)容量。三維光學(xué)存儲(chǔ)的存儲(chǔ)容量上限（約1／λ³）同樣適用于全息存儲(chǔ)。采用500nm的光波長(zhǎng)在折射率為2．0的介質(zhì)中存儲(chǔ)全息圖，其存儲(chǔ)密度的光學(xué)極限為6．3×10¹³bit／cm³，全息圖采用面向頁(yè)面的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)方式，一個(gè)全息數(shù)據(jù)頁(yè)面的容量可以達(dá)到10⁶bit，如果采用空間復(fù)用和共同體積復(fù)用相結(jié)合的技術(shù)存儲(chǔ)500000個(gè)全息頁(yè)面，可以得到總的存儲(chǔ)容量為500Gbit或約63GB，這可以和RAID磁盤(pán)系統(tǒng)相比。已有報(bào)道，在單一體積單元中可能復(fù)用10000個(gè)攜帶數(shù)據(jù)的全息圖。要得到相當(dāng)于RAID磁盤(pán)系統(tǒng)的存儲(chǔ)容量，需要在空間復(fù)用50個(gè)那樣的體積單元，而這應(yīng)當(dāng)是可行的。利用頻率選擇技術(shù)（PSHB）將存儲(chǔ)維數(shù)擴(kuò)展到四維，體全息存儲(chǔ)器的容量還可能進(jìn)一步提高。

（3）非常高的數(shù)據(jù)傳輸速率和很快的存取時(shí)間。全息圖采用面向頁(yè)面的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)方式，即數(shù)據(jù)是以頁(yè)面的形式存儲(chǔ)和恢復(fù)的。一頁(yè)中的所有位都并行地記錄和讀出，而不是象磁盤(pán)和光盤(pán)那樣，數(shù)據(jù)位以串行方式逐點(diǎn)存取。由于每個(gè)數(shù)據(jù)頁(yè)可以包含多達(dá)1Mbit的信息，記錄一頁(yè)的時(shí)間可以達(dá)到1s或更快（視采用的記錄材料和激光器的功率）。讀出速率從本質(zhì)上講是驚人的，只要讀出頭定位到某一數(shù)據(jù)圖像的物理位置，就可以在幾納秒內(nèi)從介質(zhì)中檢索出該數(shù)據(jù)圖像。實(shí)際上，全息頁(yè)面的讀出速度取決于探測(cè)器的響應(yīng)時(shí)間；與高幀速、高分辨率的CCD探測(cè)器陣列相結(jié)合，在100μs的時(shí)間內(nèi)（探測(cè)器陣列的響應(yīng)時(shí)間）并行地恢復(fù)一頁(yè)數(shù)據(jù)，可望得到總的數(shù)據(jù)傳輸速率為10Gbit／s或約1．25GB／s。此外，全息存儲(chǔ)器不一定要用磁盤(pán)和光盤(pán)存儲(chǔ)系統(tǒng)中必備的機(jī)電式讀寫(xiě)頭，而可以用無(wú)慣性的光束偏轉(zhuǎn)、參考光束的空間位相調(diào)制或波長(zhǎng)調(diào)諧等手段，在數(shù)據(jù)檢索過(guò)程中有可能進(jìn)行非機(jī)械的尋址，使尋址一個(gè)數(shù)據(jù)頁(yè)面的時(shí)間小于100μs，而磁盤(pán)系統(tǒng)的機(jī)械尋址需要10ms。

當(dāng)前，大型圖像數(shù)據(jù)庫(kù)（例如空間、軍事和醫(yī)學(xué)數(shù)據(jù)庫(kù)）和數(shù)字視頻信息（例如娛樂(lè)用的各種視盤(pán)）等在商業(yè)上和軍事上的大量應(yīng)用，都要求存儲(chǔ)器件同時(shí)具有容量大、數(shù)據(jù)傳輸率高、數(shù)據(jù)搜索時(shí)間短三方面的優(yōu)良性能，而全息存儲(chǔ)正是同時(shí)具有這三項(xiàng)優(yōu)點(diǎn)的存儲(chǔ)技術(shù)，有可能成為普通電子計(jì)算機(jī)的高速大容量外存儲(chǔ)器件，在復(fù)雜多媒體文檔、虛擬現(xiàn)實(shí)、圖像共享數(shù)據(jù)庫(kù)、視頻服務(wù)器、模式識(shí)別等領(lǐng)域有著廣闊的應(yīng)用前景。

④可進(jìn)行并行內(nèi)容尋址。全息存儲(chǔ)器可以直接輸出數(shù)據(jù)頁(yè)或圖像的光學(xué)再現(xiàn)，這使信息檢索以后的處理更為靈活。在再現(xiàn)出的光學(xué)像被探測(cè)到并被轉(zhuǎn)換成電子數(shù)據(jù)圖樣之前，就可以對(duì)它們用光學(xué)方法進(jìn)行并行處理，以提高存儲(chǔ)系統(tǒng)進(jìn)行高級(jí)處理的功能。例如，任何全息存儲(chǔ)器通過(guò)工作在傅里葉變換域都能夠執(zhí)行相關(guān)操作。最常見(jiàn)的情形是在二維空間上進(jìn)行的相關(guān)。在通常的燒蝕型光盤(pán)介質(zhì)上、在光折變或光致聚合物介質(zhì)上或在持續(xù)光譜燒孔介質(zhì)上的全息記錄都能適用于空域相關(guān)讀出。采用適當(dāng)?shù)墓鈱W(xué)系統(tǒng)，有可能一次讀出存儲(chǔ)在整個(gè)全息存儲(chǔ)器中的全部信息，或在讀出過(guò)程中同時(shí)與給定的輸入圖像進(jìn)行相關(guān)，完全并行地進(jìn)行面向圖像（頁(yè)面）的檢索和識(shí)別操作。這種獨(dú)特的性能可以實(shí)現(xiàn)用內(nèi)容尋址的存儲(chǔ)器（CAM），成為全光計(jì)算或光電棍合計(jì)算的關(guān)鍵器件之一，在光學(xué)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、光學(xué)互連，以及在模式識(shí)別和自動(dòng)控制等應(yīng)用領(lǐng)域（可以統(tǒng)稱(chēng)為光計(jì)算）中有廣闊的應(yīng)用前景。

早在全息術(shù)發(fā)展的初期，信息的全息存儲(chǔ)就引起了廣泛的注意。20世紀(jì)60年代末發(fā)現(xiàn)光折變效應(yīng)以后，在光折變晶體中全息存儲(chǔ)又一度成為熱點(diǎn)，并曾提出過(guò)許多設(shè)計(jì)精巧的存儲(chǔ)方案。1975年美國(guó)RCA公司還首次報(bào)道了在1cm。摻鐵鈮酸鋰晶體中記錄了500個(gè)全息圖。這些早期的工作雖然很出色，但沒(méi)有產(chǎn)生出實(shí)用的系統(tǒng)。這是因?yàn)楫?dāng)時(shí)半導(dǎo)體存儲(chǔ)器和磁存儲(chǔ)器發(fā)展得非常迅速并能滿(mǎn)足需要，后來(lái)的光盤(pán)存儲(chǔ)技術(shù)又以其與磁性存儲(chǔ)技術(shù)相兼容的優(yōu)勢(shì)而率先進(jìn)入了市場(chǎng)，以致使更復(fù)雜的全息技術(shù)發(fā)展相對(duì)遲緩。

進(jìn)入80年代，光學(xué)計(jì)算研究的熱潮重新激起人們對(duì)全息存儲(chǔ)的興趣，國(guó)際上爭(zhēng)相在存儲(chǔ)方法和存儲(chǔ)材料等方面加緊進(jìn)行研究。美國(guó)Northrop公司1991年在1cm³摻鐵鈮酸鋰晶體中存儲(chǔ)并高保真地再現(xiàn)了500幅高分辨率軍用車(chē)輛全息圖；1992年又在同樣的鈮酸鋰晶體中存儲(chǔ)1000頁(yè)數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)并無(wú)任何錯(cuò)誤地復(fù)制回?cái)?shù)字計(jì)算機(jī)的存儲(chǔ)器。這些研究表明，全息存儲(chǔ)具有足夠的保真度，可用于數(shù)字計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)；全息存儲(chǔ)器可望存儲(chǔ)幾千億字節(jié)數(shù)據(jù)，以等于或大于10⁸bit／s的速度傳送數(shù)據(jù)，并在100μs或更短的時(shí)間內(nèi)隨機(jī)選擇一個(gè)數(shù)據(jù)頁(yè)面。其它任何一種同時(shí)具有這三項(xiàng)優(yōu)點(diǎn)的存儲(chǔ)技術(shù)都沒(méi)有體全息存儲(chǔ)這樣接近實(shí)用化階段，這一事實(shí)在世界范圍內(nèi)再次引起體全息存儲(chǔ)研究熱潮并取得極大的進(jìn)展，其主要表現(xiàn)是：

（1）存儲(chǔ)容量迅速提高，存儲(chǔ)器性能不斷改進(jìn)，使得高密度全息存儲(chǔ)器日益走向?qū)嵱谩＠纾?993年美國(guó)加州理工學(xué)院在1cm的摻鐵鈮酸鋰晶體中記錄了10000個(gè)全息圖。同年，斯坦福大學(xué)的研究小組把數(shù)字化的壓縮圖像和視頻數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在一個(gè)全息存儲(chǔ)器中，并再現(xiàn)了這些數(shù)據(jù)而圖像質(zhì)量無(wú)顯著下降。直至最近，美國(guó)、日本和一些歐洲國(guó)家的許多大公司和科研機(jī)構(gòu)仍在不斷提高體全息存儲(chǔ)的記錄密度和發(fā)展新型全息復(fù)用結(jié)構(gòu)。

（2）采用全息存儲(chǔ)技術(shù)的實(shí)用化系統(tǒng)逐漸推出。根據(jù)體全息存儲(chǔ)的特性，研究各種系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案，均衡考慮誤碼率、容量、數(shù)據(jù)傳輸速率和堅(jiān)固性、封裝等項(xiàng)目，以期完善全息存儲(chǔ)實(shí)用化系統(tǒng)設(shè)計(jì)，其中包括各種演示裝置、產(chǎn)品級(jí)測(cè)試系統(tǒng)和專(zhuān)門(mén)的應(yīng)用系統(tǒng)。這類(lèi)工作得到了很多大公司和國(guó)防部門(mén)的有力支持。例如：1995年由美國(guó)政府高級(jí)研究項(xiàng)目局（ARPA）、IBM公司的Almaden研究中心、斯坦福大學(xué)、GTE公司、Optltek公司、SRI國(guó)際組織、休斯公司和Rockwell科學(xué)中心等聯(lián)合成立了協(xié)作組織，在美國(guó)國(guó)家存儲(chǔ)工業(yè)聯(lián)合會(huì)（NSIC）主持下，投資約7000萬(wàn)美元，實(shí)施了光折變信息存儲(chǔ)材料（PRISM）項(xiàng)目和全息數(shù)據(jù)存儲(chǔ)系統(tǒng)（HDSS）項(xiàng)目，預(yù)期在5年內(nèi)開(kāi)發(fā)出具有容量為1萬(wàn)億位數(shù)據(jù)、存取速率為1000MB／s的一次寫(xiě)入或可重復(fù)寫(xiě)入的全息存取系統(tǒng)；IBM公司研制出一臺(tái)靈活而穩(wěn)固的高分辨率自動(dòng)全息存儲(chǔ)系統(tǒng)試驗(yàn)床，可以對(duì)各種體全息存儲(chǔ)材料的參數(shù)按照產(chǎn)品級(jí)性能標(biāo)準(zhǔn)作出定量測(cè)量；Colorado大學(xué)將體全息存儲(chǔ)應(yīng)用于光學(xué)合成孔徑雷達(dá)（SAR）成像和目標(biāo)識(shí)別；RocKwell科學(xué)中心還正在為航空航天應(yīng)用研制一個(gè)裝載在航空飛行器上的大容量體全息存儲(chǔ)系統(tǒng)；美國(guó)成立了稱(chēng)為。Holoplex公司的科研生產(chǎn)實(shí)體，既承擔(dān)HDSS項(xiàng)目，也為用戶(hù)開(kāi)發(fā)各種實(shí)用系統(tǒng)，他們于1995年8月宣布了第一個(gè)全息存儲(chǔ)器的商業(yè)化產(chǎn)品。同樣的研究和開(kāi)發(fā)工作在法國(guó)、英國(guó)、德國(guó)和日本等國(guó)也正在加緊進(jìn)行。

綜上所述，大容景體全息存儲(chǔ)的研究正在持續(xù)高漲。這一研究高潮的到來(lái)，歸因于過(guò)去30年來(lái)全息領(lǐng)域的基礎(chǔ)性研究的積累，歸因于體全息存儲(chǔ)材料，特別是光折變晶體材料領(lǐng)域中的成果，也歸因于近年來(lái)光電子技術(shù)的重大進(jìn)展，使得實(shí)用化全息存儲(chǔ)器所必需的小型固體激光器、高分辨率空間光調(diào)制器組頁(yè)器件（SLM）和高分辨率高速光電探測(cè)器陣列（CCD）等周邊技術(shù)日趨成熟?？梢哉J(rèn)為，全息信息存儲(chǔ)技術(shù)正面臨實(shí)用化的重大突破。