1.光纖通信對(duì)半導(dǎo)體激光器光源的要求9.1.1半導(dǎo)體激光器半導(dǎo)體激光器是激光器中的一個(gè)大家族。它與固體激光器、氣體激光器以及其它類型的激光器相比，具有體積小、重量輕、電光轉(zhuǎn)換效率高、可以直接調(diào)制、使用方便等優(yōu)點(diǎn)，因此它非常適用于光纖通信之中。圖9-1給出了光發(fā)射端機(jī)的工作原理。

2.作為通信光源的半導(dǎo)體激光器

半導(dǎo)體激光器是光纖通信用的主要光源，由于光纖通信系統(tǒng)具有不同的應(yīng)用層次和結(jié)構(gòu)，因而需要不同類型的半導(dǎo)體激光器。

圖9-1光發(fā)射端機(jī)組成方框圖9.1.1半導(dǎo)體激光器2.作為通信光源的半導(dǎo)體激光器

(1)法布里－珀羅激光器

法布里－珀羅激光器（FP-LD）是最常見、最普通的半導(dǎo)體激光器，它的諧振腔由半導(dǎo)體材料的兩個(gè)解理面構(gòu)成。目前光纖通信上采用的FP-LD的制作技術(shù)已經(jīng)相當(dāng)成熟。FP-LD的結(jié)構(gòu)和制作工藝最簡(jiǎn)單，成本最低，適用于調(diào)制速度小于622Mbit/s的光纖通信系統(tǒng)。(2)分布反饋半導(dǎo)體激光器#實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)單縱模工作的最有效的方法之一就是在半導(dǎo)體內(nèi)部建立一個(gè)布拉格光柵，依靠光柵的選頻原理來實(shí)現(xiàn)縱模選擇。分布反饋布拉格半導(dǎo)體激光器（DFB-LD）的特點(diǎn)在于光柵分布在整個(gè)諧振腔中，光波在反饋的同時(shí)獲得增益，因此其單色性優(yōu)于一般的FP-LD。圖9-2DFB-LD結(jié)構(gòu)示意圖#在DFB-LD制作技術(shù)的發(fā)展過程中，人們發(fā)現(xiàn)直接在有源層刻蝕光柵會(huì)引入污染和損傷，于是又提出了圖9-2所示的DFB-LD結(jié)構(gòu)9.1.1半導(dǎo)體激光器2.作為通信光源的半導(dǎo)體激光器

(3)分布布拉格反射半導(dǎo)體激光器考慮到布拉格光柵反射性好的特點(diǎn)，將光柵置于激光器諧振腔的兩側(cè)或一側(cè)，增益區(qū)沒有光柵，光柵只相當(dāng)于一個(gè)反射率隨波長(zhǎng)變化的反射鏡，這樣就構(gòu)成了DBR-LD。其中，三電極DBR-LD是最典型的基于DBR-LD的單模波長(zhǎng)可調(diào)諧半導(dǎo)體激光器，其原理性結(jié)構(gòu)如圖9-3。

圖9-3三電極DBR-LD結(jié)構(gòu)示意圖

9.1.1半導(dǎo)體激光器2.作為通信光源的半導(dǎo)體激光器

(4)垂直腔面發(fā)射激光器光數(shù)據(jù)傳輸和交換的多通道往往需要能夠二維集成的器件，而垂直腔面發(fā)射激光器（VCSEL）是一個(gè)很好的選擇。它與邊發(fā)射激光器最大的不同點(diǎn)是：出射光垂直于器件的外延表面，即平行于外延生長(zhǎng)的方向。圖9-4為其典型結(jié)構(gòu)圖，其上下分別為分布布拉格反射（DBR）介質(zhì)反射鏡，中間（InGaAsN）為量子阱有源區(qū)，氧化層有助于形成良好的電流及光場(chǎng)限制結(jié)構(gòu)，電流由P、N電極注入，光由箭頭方向發(fā)出。

圖9-4VCSEL的典型結(jié)構(gòu)示意圖9.1.2光纖激光器1.光纖激光器的基本原理及其特點(diǎn)(1)基本原理光纖激光器和其他激光器一樣，由能產(chǎn)生光子的增益介質(zhì)、使光子得到反饋并在增益介質(zhì)中進(jìn)行諧振放大的光學(xué)諧振腔和激勵(lì)光子躍遷的泵浦源三部分組成。圖9-5光纖激光器原理示意圖

以縱向泵浦的光纖激光器（如圖9-5）為例說明光纖激光器的基本原理

(2)特點(diǎn)耦合效率高基于激光介質(zhì)本身就是導(dǎo)波介質(zhì)；光纖纖芯很細(xì)，纖內(nèi)易形成高功率密度，可方便地與光纖傳輸系統(tǒng)高效連接。由于光纖具有很高的“表面積/體積”比，散熱效果好，因此光纖激光器具有很高的轉(zhuǎn)換效率，很低的激光閾值，能在不加強(qiáng)制冷卻的情況下連續(xù)工作。又由于光纖具有極好的柔繞性，激光器可以設(shè)計(jì)得相當(dāng)小巧靈活，利于光纖通信系統(tǒng)的應(yīng)用，同時(shí)可借助光纖方向耦合器構(gòu)成各種柔性諧振腔，使激光器的結(jié)構(gòu)更加緊湊、穩(wěn)定。光纖還具有相當(dāng)多的可調(diào)諧參數(shù)和選擇性，能獲得相當(dāng)寬的調(diào)諧范圍和相當(dāng)好的色散性和穩(wěn)定性。9.1.2光纖激光器2.光纖激光器的分類及應(yīng)用(1)稀土類摻雜光纖激光器光纖激光器種類很多，如按光纖結(jié)構(gòu)可分為：?jiǎn)伟鼘庸饫w激光器和雙包層光纖激光器；按摻雜元素可分為：摻鉺、釹、鐠、銩、鐿、鈥等15種；圖9-6受激拉曼散射光纖激光器示意圖

稀土元素包括15種元素，在元素周期表中位于第五行。目前在比較成熟的有源光纖中摻入的稀土離子有：鉺（Er3+）、釹(Nd3+)、鐠(Pr3+)、銩(Tm3+)、鐿(Yd3+)。(2)光纖受激拉曼散射激光器這類激光器與摻雜光纖激光器相比具有更高的飽和功率，且沒有泵浦源限制，在光纖傳感、波分復(fù)用（WDM）及相干光通信系統(tǒng)中有著重要應(yīng)用。一種簡(jiǎn)單的全光纖受激拉曼散射激光器見圖9-6所示，這是一種單向環(huán)形行波腔，耦合器的光強(qiáng)耦合系數(shù)為K。一般典型的受激拉曼分子主要有GeO2、SiO2、P2O5。

9.1.2光纖激光器2.光纖激光器的分類及應(yīng)用(3)光纖光柵激光器圖9-7DBR光纖光柵激光器基本結(jié)構(gòu)示意圖

DBR光纖激光器基本結(jié)構(gòu)如圖9-7所示，利用一段稀土摻雜光纖和一對(duì)相同諧振波長(zhǎng)的光纖光柵構(gòu)成諧振腔，它能實(shí)現(xiàn)單縱模工作。DFB光纖光柵激光器基本結(jié)構(gòu)如圖9-8所示，在稀土摻雜光纖上直接寫入的光柵構(gòu)成諧振腔，其有源區(qū)和反饋區(qū)同為一體。

圖9-8DFB光纖光柵激光器基本結(jié)構(gòu)示意圖

9.1.3光放大器1.光放大器是放大光信號(hào)的器件，它在光纖通信領(lǐng)域中的主要功能有圖9-9光放大器在干線光纖通信系統(tǒng)中的應(yīng)用示意圖

2.圖9-9為光放大器在干線光纖系統(tǒng)中的應(yīng)用示意圖。圖中（a）為無中繼系統(tǒng)，圖（b）中采用光放大器作功率放大器和接收機(jī)前置放大器圖（c）為線內(nèi)多中繼系統(tǒng)。圖（d）中用光放大器作為在線中繼放大器或1R（僅有整形功能）中繼器

（1）光功率提升放大。將光放大器置于光發(fā)射機(jī)前端，以提高入纖的光功率。（2）在線中繼放大。在光纖通信系統(tǒng)中取代現(xiàn)有的中繼器。（3）前置放大。在接收端的光電檢測(cè)器之前先將微弱的光信號(hào)進(jìn)行預(yù)放，以提高接收的靈敏度。9.1.3光放大器3.光纖通信中主要的光放大器有以下幾類：1、半導(dǎo)體激光放大器（SLA）；2、摻稀土光纖放大器，如摻鉺光纖放大器(EDFA)等；3、非線性光纖放大器，如光纖喇曼放大器等

圖9-10TW－SLA的基本結(jié)構(gòu)示意圖（1）半導(dǎo)體光放大器

圖9-10為行波型光放大器的基本結(jié)構(gòu)示意圖，行波光放大器的帶寬比法布里－珀羅型放大器大三個(gè)數(shù)量級(jí)，其3dB帶寬可達(dá)10THz，因此可放大多種頻率的光信號(hào)，所以是很有前途的一種光放大器。

行波半導(dǎo)體光放大器其性能:增益帶寬、小信號(hào)增益、光信號(hào)增益對(duì)其偏振的靈敏度、飽和輸出功率、放大器的噪聲性能9.1.3光放大器圖9-11摻雜光纖放大器的結(jié)構(gòu)示意圖

（2）摻鉺光纖放大器

摻雜（如Er3＋）光纖放大器的結(jié)構(gòu)如圖9-11所示。它由三部分組成：一是長(zhǎng)度為幾米到幾十米的摻雜光纖；二是激光泵浦源；三是耦合器

一個(gè)EDFA的完整結(jié)構(gòu)應(yīng)包括如下幾部分：鉺石英光纖作為有源介質(zhì)；高功率泵浦光源；

光纖耦合器，用于信號(hào)光與泵浦光的合路；偏振不靈敏光隔離器，用于消除反射抑制振蕩；窄帶光濾波器，用以降低自發(fā)輻射噪聲。

9.1.3光放大器圖9-12EDFA的結(jié)構(gòu)示意圖

（2）摻鉺光纖放大器

鉺光纖及泵浦源是EDFA的關(guān)鍵和研究重點(diǎn)。根據(jù)泵浦光和信號(hào)光傳播方向的相對(duì)關(guān)系，EDFA的結(jié)構(gòu)又可分為同向泵浦、反向泵浦和雙向泵浦。它們的具體結(jié)構(gòu)圖分別如圖9-12（a）（b）（c）所示。

9.1.3光放大器圖9-13光纖拉曼放大器示意圖

（2）非線性光纖放大器

普通石英光纖在合適波長(zhǎng)的強(qiáng)泵浦光作用下會(huì)產(chǎn)生強(qiáng)烈的非線性效應(yīng)，如受激喇曼散射（SRS）和受激布里淵散射（SBS），當(dāng)信號(hào)光沿著光纖與泵浦光一起傳輸時(shí)就能把信號(hào)光放大（圖9-13），從而構(gòu)成光纖喇曼放大器（FRA）和布里淵放大器（FBA），它們都是分布式光纖放大器。

9.2.1全息術(shù)的歷史回顧

全息術(shù)不斷發(fā)展，至今已經(jīng)歷三個(gè)階段。從蓋伯最早提出全息術(shù)的思想之后的十多年，這個(gè)時(shí)期是全息術(shù)的萌芽階段。這一階段的全息術(shù)主要是理論研究和少量的實(shí)驗(yàn)。全息術(shù)發(fā)展的第二階段是在1960年激光出現(xiàn)以后。20世紀(jì)80年代以后延續(xù)至今是全息發(fā)展的第三階段。

（1）全息術(shù)不僅記錄物體的散射光強(qiáng)，還記錄了散射光的相位，能再現(xiàn)原物的立體圖像。以下結(jié)合圖9-14簡(jiǎn)要地說明全息照相的拍攝和再現(xiàn)原理。全息圖的拍攝光路如圖9-14(a)所示；圖9-14(b)所示的光路為再現(xiàn)光路圖9-14

全息照相的拍攝和再現(xiàn)原理示意圖9.2.2激光全息術(shù)的基本原理和分類

（2）全息圖的分類有以下六種情況

9.2.2激光全息術(shù)的基本原理和分類

按照記錄介質(zhì)的膜厚分類，有平面全息圖和體積全息圖兩類；按照投射率函數(shù)的特點(diǎn)分類，有振幅型和位相型兩類，而位相型又可分為表面浮雕型和折射率型兩類；按照記錄的物光波特點(diǎn)，可分為菲涅耳全息圖、夫瑯和費(fèi)全息圖和傅里葉變換全息圖三類；按照再現(xiàn)時(shí)對(duì)照明光的要求，可分為激光再現(xiàn)和白光再現(xiàn)兩類。我們?cè)诤笪膶⒅攸c(diǎn)介紹這兩類；按照再現(xiàn)時(shí)觀察者和光源的相對(duì)位置，可分為透射型和反射型兩類；按照顯示的再現(xiàn)像特征，有像面全息、彩虹全息、3600全息、真彩色全息等等。

1.白光反射全息圖

9.2.3白光再現(xiàn)的全息三維顯示白光反射全息圖是較為簡(jiǎn)單的一種白光再現(xiàn)全息圖，其記錄和再現(xiàn)光路如圖9-15所示

。

圖9-15

白光反射全息示意圖2.像面全息圖9.2.3白光再現(xiàn)的全息三維顯示像面全息圖需要利用透鏡，記錄的是物體的幾何像。全息圖的記錄如圖9-16a。白光再現(xiàn)如圖9-16b。

圖9-16

像面全息圖的記錄與重現(xiàn)3.彩虹全息圖9.2.3白光再現(xiàn)的全息三維顯示彩虹全息圖因再現(xiàn)像存在彩虹般的色彩而得名，其基本方法是二步彩虹全息圖。二步彩虹全息的基本原理如圖9-17

圖9-17

二步彩虹全息的基本原理4.真彩色全息9.2.3白光再現(xiàn)的全息三維顯示為了能反映物體的本來面貌（也包括顏色信息），真彩色全息術(shù)的研究課題引起了人們的重視。目前已有多種真彩色全息圖的制作方法，如白光反射型真彩色全息、夾層真彩色全息、假彩色編碼的真彩色全息等，但是這些方法均還處于研究階段，應(yīng)用推廣還有一定的困難。

5.合成全息3600全息可以顯示出物體3600一周的像，其三維立體感更強(qiáng)。

其記錄分兩步，第一步是將被拍攝的物體置于可繞中心軸旋轉(zhuǎn)的平臺(tái)上，用普通白光照明，當(dāng)平臺(tái)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，用電影攝影機(jī)對(duì)物體連續(xù)攝影（圖9-18a），第二步是合成過程，利用彩虹全息光路，且在光路中插入一狹縫(圖9-18b)，用全息軟片記錄。再現(xiàn)時(shí)，觀察者能見到一個(gè)連續(xù)動(dòng)作的立體像（圖9-18c），像的顏色和彩虹全息的像相同，像的垂直方向視差也與彩虹全息再現(xiàn)像一樣受到限制。

6.模壓全息目前所見的模壓全息圖大多數(shù)采用彩虹全息光路制作模壓母版。根據(jù)模壓工藝的要求，模壓母版需要制成浮雕型，通常采用光刻膠版材料制作全息母版，然后對(duì)全息母版進(jìn)行處理，以電鍍、電化學(xué)方法制作金屬模壓版，最后以這個(gè)金屬模壓版去壓印滌綸薄膜，得到大量的與原全息母版一樣的高衍射效率的模壓全息圖。

9.2.3白光再現(xiàn)的全息三維顯示圖9-183600合成彩虹全息術(shù)的基本原理1.計(jì)算全息圖的制作和再現(xiàn)過程主要分為以下幾個(gè)步驟9.2.4計(jì)算全息圖①抽樣，對(duì)物體或其波面抽樣，得到在離散樣點(diǎn)上的值；②計(jì)算，計(jì)算物光波和參考光波疊加后在全息平面上形成的光場(chǎng)分布；③編碼，把全息平面上的光波復(fù)振幅分布編碼成全息圖的透過率分布；④成圖，在計(jì)算機(jī)控制下，將全息圖的透過率變化在成圖設(shè)備上成圖，再經(jīng)光學(xué)縮版得到實(shí)用的全息圖；⑤再現(xiàn)，需用光學(xué)方法再現(xiàn)出物光波2.計(jì)算全息的主要應(yīng)用范圍3.計(jì)算全息的優(yōu)點(diǎn)可以記錄物理上不存在的虛擬實(shí)物，只要知道物體的數(shù)學(xué)表達(dá)式就可用計(jì)算全息記錄下這個(gè)物體的光波，并再現(xiàn)該物體的像。

①二維和三維物體像的顯示；②在光學(xué)信息處理中用計(jì)算全息制作各種空間濾波器；③產(chǎn)生特定波面的光波用于全息干涉計(jì)量；④激光掃描器；⑤數(shù)據(jù)存貯。9.2.5計(jì)算全息三維顯示的優(yōu)點(diǎn)1．激光全息三維顯示用于科學(xué)研究9.2.6激光全息三維顯示的應(yīng)用（1）在顯微領(lǐng)域的應(yīng)用

激光全息三維顯示技術(shù)卻可以在較大的視野內(nèi)獲得水下物體的清晰像

2.激光全息三維顯示應(yīng)用于工業(yè)產(chǎn)品檢測(cè)中全息顯示和干涉測(cè)量技術(shù)結(jié)合形成了全息干涉測(cè)量技術(shù)，也叫三維干涉測(cè)量技術(shù)，它特別適用于各種材料的無損檢測(cè)。

全息顯微鏡具有高分辨率、高成像質(zhì)量的優(yōu)勢(shì)，它已用于透明或不透明的生物細(xì)胞、分子和醫(yī)學(xué)器官等的三維放大、顯示。（2）在海洋科學(xué)中的應(yīng)用3．激光全息三維顯示應(yīng)用于商業(yè)領(lǐng)域激光計(jì)算全息圖將激光全息技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)結(jié)合起來，形成了新的數(shù)字化、自動(dòng)化象素全息三維顯示技術(shù)。全息圖顏色鮮艷逼真，水平和垂直動(dòng)態(tài)視場(chǎng)分別可達(dá)100度，全息圖尺寸可以任意大

4.

激光計(jì)算全息三維顯示應(yīng)用于虛擬物品設(shè)計(jì)方面5.激光全息三維顯示用于文教藝術(shù)方面9.2.6激光全息三維顯示的應(yīng)用各種全息圖本身就是一種文藝品，可以制作成惟妙惟肖的三維立體圖片去美化人們的生活。全息與藝術(shù)的結(jié)合已經(jīng)開辟了廣闊的領(lǐng)域，種類繁多的全息藝術(shù)制品早已走進(jìn)市場(chǎng)，走入尋常百姓的生活中。全息圖在科教中可作為三維立體模型、三維掛圖、雜志和教科書的立體插圖等等。

6.激光全息三維顯示用于多媒體領(lǐng)域正如全息照片不同于普通的立體照片一樣，全息電影與用偏光鏡觀看的立體電影也截然不同，它的突出特點(diǎn)是三維立體性。7.激光全息三維顯示應(yīng)用于地理地形、地質(zhì)勘測(cè)和氣象觀察等領(lǐng)域利用全息技術(shù)，可將不同高度和角度的地形地貌拍攝成多幅全息圖，則再現(xiàn)時(shí)，得到三維立體圖像，從而可取得更直觀的觀測(cè)效果。

8.激光全息三維顯示應(yīng)用于軍事、醫(yī)學(xué)和財(cái)經(jīng)等領(lǐng)域利用真彩色顯示在軍事上可進(jìn)行軍事模擬訓(xùn)練和模擬演習(xí)，三維的立體場(chǎng)景將顯著增強(qiáng)現(xiàn)場(chǎng)的真實(shí)感和實(shí)戰(zhàn)氣息。

（1）防偽新技術(shù)中的激光全息顯示。

9.2.7激光全息三維顯示技術(shù)的展望（2）大面積顯示全息圖和全息顯示一體化產(chǎn)品的研制。

目前的產(chǎn)品存在兩個(gè)問題：一是面積太小，作為高檔次藝術(shù)掛圖必需制作大面積全息圖，這對(duì)全息記錄材料和圖像制作技術(shù)提出了挑戰(zhàn)；二是全息圖的顯示必須在室內(nèi)裝有白熾燈或激光器并以特定的角度照明，才能顯示出三維立體像的最佳觀賞效果。（3）干涉計(jì)量用激光全息彩虹相機(jī)的研究。

激光全息干涉計(jì)量在無損探傷、應(yīng)力與應(yīng)變、以及光測(cè)力學(xué)等度量研究中有著廣泛的應(yīng)用前景。

（4）激光全息立體顯示屏幕的研究

數(shù)字全息圖的研究，將促進(jìn)“全息”電視或真正意義上的全息電影的問世。（5）計(jì)算全息三維顯示技術(shù)及其應(yīng)用的研究。計(jì)算全息首次將計(jì)算機(jī)引入光學(xué)處理領(lǐng)域，具有獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)和極大的靈活性，尤其是能夠?qū)?fù)雜或虛擬的物體三維、完整地顯示出來，這開拓了全息技術(shù)在信息時(shí)代廣泛應(yīng)用的新途徑。9.3.1激光存儲(chǔ)的基本原理、分類及特點(diǎn)1.激光存儲(chǔ)是利用材料的某種性質(zhì)對(duì)光敏感。帶有信息的光照射材料時(shí)，該性質(zhì)發(fā)生改變，且能夠在材料中記錄這種改變，這就實(shí)現(xiàn)了光信息的存儲(chǔ)。

2.光存儲(chǔ)的分類有很多種，如按數(shù)據(jù)存取方式可分為光打點(diǎn)式存儲(chǔ)和頁面并行存儲(chǔ)；按存儲(chǔ)介質(zhì)的厚度可分為二維存儲(chǔ)和三維存儲(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。3.特點(diǎn)：（1）數(shù)據(jù)存儲(chǔ)密度高、容量大。

（2）壽命長(zhǎng)。（3）非接觸式讀/寫和擦。

（4）信息位價(jià)格低。

9.3.2激光光盤存儲(chǔ)1.

激光光盤存儲(chǔ)的基本原理

圖9-21

基本的激光光盤系統(tǒng)示意圖（1）光盤存儲(chǔ)包括信息“寫入”和“讀出”兩個(gè)過程。圖9-21為一基本的光盤系統(tǒng)圖。（2）光盤是在襯盤上淀積了記錄介質(zhì)及其保護(hù)膜的盤片，在記錄介質(zhì)表面沿螺旋形軌道，以信息斑的形式寫入大量的信息(參見圖9-22)，其記錄軌道的密度達(dá)1000道／mm左右。

圖9-22

激光光盤記錄斑示意圖9.3.2激光光盤存儲(chǔ)2.激光光盤的類型

(1)只讀存儲(chǔ)(Readonlymemory)光盤

只讀式存儲(chǔ)光盤的記錄介質(zhì)主要是光刻膠，記錄方式是先將信息刻錄在介質(zhì)上制成母盤，然后進(jìn)行模壓復(fù)制大量子盤。(2)一次寫入光盤WORM

一次寫人光盤利用聚焦激光在介質(zhì)的光照微區(qū)產(chǎn)生不可逆的物理或化學(xué)變化寫入信息。

(3)可擦重寫光盤

這類光盤顧名思義可多次寫入、讀取信息，但寫入前需先將已有的信息擦去，然后再寫入新的信息，即寫、擦信息是分開的兩個(gè)過程。(4)直接重寫光盤(overwrite)

可擦重寫光盤需要擦、寫兩次動(dòng)作完成信息的更換，這使光盤數(shù)據(jù)傳輸速率受到限制。

9.3.2激光光盤存儲(chǔ)3.激光光盤存儲(chǔ)器

(1)激光光盤存儲(chǔ)器由光存儲(chǔ)盤片及其驅(qū)動(dòng)器組成。驅(qū)動(dòng)器提供高質(zhì)量讀出光束、引導(dǎo)精密光學(xué)頭、讀出信息、給出檢測(cè)光盤聚焦誤差信號(hào)并實(shí)現(xiàn)光束高精度伺服跟蹤等功能。(2)光盤存儲(chǔ)器的光學(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)兩類。單光束光學(xué)系統(tǒng)適合于只讀光盤和一次寫入光盤，具備信息的寫／讀功能，而雙光束光學(xué)系統(tǒng)用于可擦重寫光盤。下面以雙光束光學(xué)系統(tǒng)(圖9-23)為例簡(jiǎn)單介紹。

圖9-23

光盤存儲(chǔ)器的雙光束光學(xué)系統(tǒng)示意圖9.3.3激光體全息光存儲(chǔ)與磁存儲(chǔ)技術(shù)和光盤存儲(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(2)存儲(chǔ)容量大(3)數(shù)據(jù)并行傳輸(4)尋址速度快

(5)關(guān)聯(lián)尋址功能

體全息圖光路示意圖如圖9-24所示，圖9-24b是其再現(xiàn)示意圖。

圖9-24

體全息圖光路示意圖1.體全息存儲(chǔ)的原理9.3.3激光體全息光存儲(chǔ)(1)數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的存儲(chǔ)

圖9-25

緊湊型集成化的角度復(fù)用全息存儲(chǔ)模塊2.全息存儲(chǔ)的應(yīng)用1997年，一個(gè)集成化的角度復(fù)用全息存儲(chǔ)模塊（如圖9-25所示）由Drolet等人設(shè)計(jì)出來。

(2)超大容量全息存儲(chǔ)器圖9-26給出基于全息存儲(chǔ)技術(shù)的分塊盤式全息存儲(chǔ)示意圖，圖中沿盤面上的同心圓軌道上劃分為互不重疊的空間位置(全息塊)，每個(gè)位置上復(fù)用存儲(chǔ)大量全息圖。

圖9-26

分塊式全息存儲(chǔ)盤的示意圖9.3.4激光存儲(chǔ)技術(shù)的新進(jìn)展電子俘獲存儲(chǔ)方式可具有這些特點(diǎn)，它是通過低能量激光去俘獲光盤特定斑點(diǎn)處的電子來實(shí)現(xiàn)存儲(chǔ)的，它是一種高度局域化的光電子過程。

1.電子俘獲存儲(chǔ)技術(shù)2.光學(xué)雙光子雙穩(wěn)態(tài)三維數(shù)字存儲(chǔ)

基于高速響應(yīng)、鎖模脈沖激光器的雙光子吸收產(chǎn)生了光學(xué)雙光子雙穩(wěn)態(tài)三維數(shù)字記錄方法，其基本原理是根據(jù)兩種光子同時(shí)作用于原子時(shí)，能使介質(zhì)的原子中某一特定能級(jí)上的電子激發(fā)至另一穩(wěn)態(tài)，并使其光學(xué)性能發(fā)生變化，所以若使兩個(gè)光束從兩個(gè)方向聚焦至材料的同一空間點(diǎn)時(shí)，便可實(shí)現(xiàn)三維空間的尋址寫入。

3.持續(xù)光譜燒孔技術(shù)持續(xù)光譜燒孔(PSHB：PersistentSpectralHole—Burning)技術(shù)利用對(duì)不同頻率的光吸收率不同來識(shí)別不同分子，它有可能使光存儲(chǔ)的記錄密度提高3—4個(gè)數(shù)量級(jí)，它屬于四維光存儲(chǔ)。圖（9-27）為光譜燒孔的原理示意圖

9.3.4激光存儲(chǔ)技術(shù)的新進(jìn)展3.持續(xù)光譜燒孔技術(shù)圖9-27

光譜燒孔的原理示意圖4.光存儲(chǔ)技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)從整個(gè)學(xué)科發(fā)展的角度預(yù)測(cè)，高密度激光存儲(chǔ)技術(shù)的主要發(fā)展將著重于：(1)最基本、有效的數(shù)字式記錄方式。(2)進(jìn)一步縮小記錄單元。(3)從目前的二維存儲(chǔ)向多維存儲(chǔ)發(fā)展。(4)并行讀寫逐步代替串行讀寫，以提高數(shù)據(jù)的讀取傳輸率。(5)改善和發(fā)展存儲(chǔ)系統(tǒng)的尋址方法，努力實(shí)現(xiàn)無機(jī)械尋址的實(shí)用化(6)光學(xué)信息存儲(chǔ)同光學(xué)信息處理相結(jié)合。

9.4.1激光掃描1.激光掃描器

(1)低慣量掃描器

低慣量掃描器器是指采用反射鏡偏轉(zhuǎn)光束并具有低轉(zhuǎn)動(dòng)慣量轉(zhuǎn)子的掃描器，它具有靈活、體積小等優(yōu)點(diǎn)。低慣量掃描器又可以分為檢流計(jì)掃描器和諧振鏡掃描器。采用活動(dòng)鐵芯結(jié)構(gòu)的、典型檢流計(jì)型掃描器如圖9-28所示，主要由電磁驅(qū)動(dòng)(包括帶滾球軸承的轉(zhuǎn)子)和位置傳感器兩個(gè)主要部分組成。圖9-28

檢流計(jì)型動(dòng)鐵低慣量掃描儀的結(jié)構(gòu)常用的感應(yīng)驅(qū)動(dòng)線圈諧振鏡掃描器典型結(jié)構(gòu)如圖9-29所示，包括平衡的扭力桿和電感轉(zhuǎn)矩驅(qū)動(dòng)部分。9.4.1激光掃描1.激光掃描器

(1)低慣量掃描器

圖9-29

感應(yīng)驅(qū)動(dòng)線圈諧振鏡掃描器結(jié)構(gòu)常用的感應(yīng)驅(qū)動(dòng)線圈諧振鏡掃描器典型結(jié)構(gòu)如圖9-29所示，包括平衡的扭力桿和電感轉(zhuǎn)矩驅(qū)動(dòng)部分。9.4.1激光掃描1.激光掃描器

(1)低慣量掃描器

圖9-30

簡(jiǎn)單雙鏡系統(tǒng)光路圖低慣量掃描器常用于二維平面場(chǎng)掃描，其結(jié)構(gòu)主要有簡(jiǎn)單的雙鏡系統(tǒng)、中繼透鏡系統(tǒng)和槳形雙鏡系統(tǒng)等。簡(jiǎn)單雙鏡系統(tǒng)的光路圖如圖9-30所示9.4.1激光掃描1.激光掃描器

(1)低慣量掃描器

圖9-31

中繼透鏡系統(tǒng)光路圖中繼透鏡系統(tǒng)的光路圖如圖9-31所示。9.4.1激光掃描1.激光掃描器

(1)低慣量掃描器

圖9-32

漿形雙鏡系統(tǒng)光路圖槳形雙鏡系統(tǒng)的光路圖如圖9-32所示，兩根掃描軸正交、共面，形成一個(gè)X-Y平面。以X軸旋轉(zhuǎn)的反射鏡（X鏡）轉(zhuǎn)軸在反射鏡的一邊，以Y軸旋轉(zhuǎn)的反射鏡（Y軸）轉(zhuǎn)軸在反射鏡的中間，兩個(gè)鏡面在與X-Y平面相交都為45°。當(dāng)入射光束以平行Y軸的方向入射，且在X鏡轉(zhuǎn)角很小的一級(jí)近似的情況下，由X鏡反射的光束在Y鏡上的位置基本保持不變，它只改變了出射光束的方向。9.4.1激光掃描1.激光