陳成杰+顧文翠+張瑞瑞

摘 要 當(dāng)前的社會(huì)處于移動(dòng)信息時(shí)代，對(duì)于新興儲(chǔ)存技術(shù)有著非常高的要求。在古代以及近代，采用紙張進(jìn)行記錄與儲(chǔ)存，而隨著時(shí)代的發(fā)展，微縮照相儲(chǔ)存以及光盤儲(chǔ)存不斷的興起與更迭。而光學(xué)超分辨技術(shù)是隨著時(shí)代發(fā)展而不斷完善的信息儲(chǔ)存技術(shù)，在光儲(chǔ)存中有著不可比擬的作用。文章針對(duì)光學(xué)超分辨進(jìn)行分析，對(duì)其在光儲(chǔ)存中的作用進(jìn)行探討。

關(guān)鍵詞 光學(xué)超分辨；光儲(chǔ)存；作用

中圖分類號(hào)：TP333 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1671-7597（2014）13-0135-02

隨著信息技術(shù)的發(fā)展，人們儲(chǔ)存信息的技術(shù)也在不斷的更新，從原始的紙張信息記錄形式發(fā)展到當(dāng)前最為先進(jìn)的光學(xué)超分辨技術(shù)。在近些年來，隨著計(jì)算機(jī)應(yīng)用的普及化，人們對(duì)于超高容量、密度、快速的信息儲(chǔ)存技術(shù)越來越向往。而光儲(chǔ)存技術(shù)是以光子為信息載體的一項(xiàng)優(yōu)秀技術(shù)，特別是近年來取得了許多重大突破，在市場(chǎng)上的應(yīng)用越來越廣泛。當(dāng)前社會(huì)中信息儲(chǔ)存已經(jīng)無法離開以光盤為基礎(chǔ)的儲(chǔ)存器件，其對(duì)于活動(dòng)圖像以及數(shù)據(jù)的儲(chǔ)存有著非常好的效果。而光學(xué)超分辨技術(shù)對(duì)于光儲(chǔ)存的發(fā)展有著引導(dǎo)作用，特別是儲(chǔ)存密度的提高更是關(guān)鍵。調(diào)制激光束載有信息，光盤儲(chǔ)存技術(shù)通過物鏡使其聚焦于光盤存儲(chǔ)介質(zhì)之上。近年來發(fā)展起來的兩項(xiàng)技術(shù)，光刻技術(shù)與工藝超分辨近場(chǎng)結(jié)構(gòu)技術(shù)都是將近場(chǎng)光儲(chǔ)存技術(shù)與超分辨光盤技術(shù)結(jié)合起來的新技術(shù)，對(duì)于新興儲(chǔ)存中的許多問題都可以進(jìn)行有效解決。

1 光學(xué)超分辨近場(chǎng)技術(shù)及其應(yīng)用

1.1 光學(xué)超分辨進(jìn)場(chǎng)技術(shù)概述

基于傳統(tǒng)的超分辨光學(xué)技術(shù)基礎(chǔ)，綜合近場(chǎng)光存儲(chǔ)技術(shù)而發(fā)展起來的Super-RENS技術(shù)，是于上世紀(jì)九十年代初中通過磁致超分辨技術(shù)來實(shí)現(xiàn)的，其讀出是通過熱虹食原理來進(jìn)行的。一般來說具有兩層工作薄膜，其中一層用來記錄，而另一層是用來作為掩膜層，光盤處于高速旋轉(zhuǎn)的時(shí)候，激光就會(huì)照射到其上面，進(jìn)而對(duì)于光束進(jìn)行讀取，并且存在著一個(gè)光束與照射前高溫區(qū)的重疊，因?yàn)樵撝丿B會(huì)引發(fā)熱虹食的效應(yīng)，對(duì)于光斑通過一個(gè)類似于光孔來有效的減少，對(duì)于信號(hào)有效的加以讀取。

通過一定孔徑的光束會(huì)發(fā)生散射，但是進(jìn)場(chǎng)光在這種局限條件下實(shí)現(xiàn)突破，在孔的后面一定范圍內(nèi)，根據(jù)小孔的尺寸來限制光束的束寬，而波長的大小對(duì)其不會(huì)產(chǎn)生太大的印象，因此超過衍射極限的超精細(xì)結(jié)構(gòu)也就可以有效的加以讀取。該技術(shù)之所以能夠突破衍射極限，取得更大的優(yōu)勢(shì)在于其結(jié)合了兩項(xiàng)傳統(tǒng)技術(shù)，并且在此基礎(chǔ)上發(fā)揮自身的特點(diǎn)。一般來說該技術(shù)有多層膜系，而在近場(chǎng)范圍內(nèi)設(shè)置掩膜層與記錄層。掩膜層介質(zhì)在激光的照射下能夠產(chǎn)生非線性效應(yīng)，其微區(qū)光場(chǎng)可以有效的形成，或者為中心型或者為孔徑型。在該技術(shù)下實(shí)現(xiàn)超分辨的技術(shù)基礎(chǔ)在于掩膜在激光的作用下，能夠快速的產(chǎn)生光學(xué)性質(zhì)的變化。

1.2 光學(xué)超分辨近場(chǎng)技術(shù)在光儲(chǔ)存中的應(yīng)用

由幾個(gè)科學(xué)家率先提出的光學(xué)超分辨近場(chǎng)技術(shù)，在超高密度光儲(chǔ)存中進(jìn)行應(yīng)用。其掩膜層是采用Sb型的，在記錄膜上可以實(shí)現(xiàn)一定的記錄點(diǎn)。在發(fā)展過程中有其他科學(xué)家發(fā)現(xiàn)了介電保護(hù)層的不同對(duì)于超分辨性能有著不同的影響。介電保護(hù)層由于Sb薄膜的熔化而受到一定的壓力，對(duì)于信噪比有很大的提升，對(duì)于介電保護(hù)層有很大的提升作用。Sb型掩膜的特點(diǎn)是其晶態(tài)與非晶態(tài)之間的轉(zhuǎn)變可以使得激光的透過率發(fā)生變化，進(jìn)而近場(chǎng)記錄得以實(shí)現(xiàn)。一旦有激光照射后，激光束能量具備了高斯分布，Sb膜的光斑中央?yún)^(qū)域可以從晶態(tài)向熔化裝狀態(tài)轉(zhuǎn)變，針對(duì)入射光，熔化狀態(tài)的Sb有著較高的透過率，因此也就類似于在晶體狀態(tài)下的掩膜中設(shè)置一個(gè)光斑直徑的小孔，記錄層與Sb膜層之間的厚度與近場(chǎng)光傳播距離相比較小，也正因?yàn)檫@樣，Sb掩膜層中小孔的投影與到達(dá)記錄層的光束相類似，一旦移去激光束，熔化狀態(tài)的Sb就會(huì)迅速的變成結(jié)晶狀，也就是實(shí)現(xiàn)了整個(gè)近場(chǎng)記錄的過程。

如果記錄點(diǎn)的大小保持在一定范圍內(nèi)，而膜層也處于固定狀態(tài)下，SiN/Sb/Sin膜層可以使得系統(tǒng)的信噪比達(dá)到最優(yōu)化，其厚度為一定值。對(duì)于介電保護(hù)層的結(jié)構(gòu)進(jìn)行調(diào)整，使得介電層間的壓力處于最優(yōu)狀態(tài)，對(duì)于信噪比可以很大程度的提高。

2 光學(xué)超分辨技術(shù)在光學(xué)頭中的具體體現(xiàn)

從光學(xué)超分辨的各種實(shí)現(xiàn)途徑可知，其具有自身的優(yōu)劣勢(shì)。基于現(xiàn)實(shí)中各因素的考慮，一般采用光瞳濾波器的光學(xué)變跡術(shù)。作為光盤驅(qū)動(dòng)器的重要元件，在保證物鏡的波長和數(shù)值孔徑的前提下，在光學(xué)頭中運(yùn)用超分辨技術(shù)可減少光斑的讀出，同時(shí)在衍射極限上取得突破。這種光學(xué)頭一般被稱為超分辨光學(xué)頭。在DVD光學(xué)頭中加入光瞳濾波器可獲得超分辨光學(xué)頭，通過這種方式獲得的超分辨光學(xué)頭能夠獲得高于常規(guī)光盤存儲(chǔ)器的儲(chǔ)存容量。

光學(xué)超分辨系統(tǒng)屬于比例分辨率放大系統(tǒng)中的一種，光瞳濾波器的超分辨增益是影響整個(gè)光學(xué)超分辨系統(tǒng)分辨率的決定性因素。而能夠影響超分辨增益的只有光瞳本身的設(shè)計(jì)，跟其他因素?zé)o關(guān)?；诖耍谥T如DVD、BD、HD、CD等系統(tǒng)中都可以運(yùn)用光學(xué)超分辨技術(shù)，從而提高DVD、BD、HD、CD等的分辨率。從這一點(diǎn)上看，光學(xué)超分辨率具有很大的市場(chǎng)優(yōu)勢(shì)。

2.1 超分辨光學(xué)頭系統(tǒng)機(jī)構(gòu)分析

以一個(gè)帶有超分辨原件的典型光學(xué)頭進(jìn)行分析。通常情況下，要使從激光器發(fā)射出來的激光能夠準(zhǔn)直，需要通過準(zhǔn)直鏡來達(dá)到這一目的，然后準(zhǔn)直的激光通過超分辨光瞳，在光盤表面上會(huì)有一個(gè)壓縮焦斑的形成。跟大眾的DVD光學(xué)頭進(jìn)行比較之后，不難發(fā)現(xiàn)其在結(jié)構(gòu)上跟DVD光學(xué)頭的最大差別即是在超分辨原件上。對(duì)于老式的光學(xué)頭來講，在其上面再添加一個(gè)超分辨光瞳就能夠變?yōu)楝F(xiàn)今的超分辨光學(xué)頭。

2.2 超分辨元件的結(jié)構(gòu)和行為

對(duì)于三段式相移光瞳來講，通過相關(guān)的結(jié)構(gòu)參數(shù)和透過率的設(shè)計(jì)，就能夠調(diào)制中央主瓣的大小，從而實(shí)現(xiàn)超分辨的效果。通常情況下，光瞳的超分辨行為可以通過半寬比、旁瓣強(qiáng)度比和斯特列爾比來進(jìn)行定量分析和描述。拿斯特列爾來說，其表示的是焦點(diǎn)強(qiáng)度和其相應(yīng)的未整形光束的強(qiáng)度之間的比值。

3 結(jié)束語

信息技術(shù)時(shí)代對(duì)于信息儲(chǔ)存技術(shù)的要求也越來越高，而光儲(chǔ)存是一種較為先進(jìn)的信息儲(chǔ)存技術(shù)。光儲(chǔ)存領(lǐng)域不斷發(fā)展的過程中，受到儲(chǔ)存密度的影響較大，通過光學(xué)超分辨技術(shù)的應(yīng)用，特別是光學(xué)超分辨近場(chǎng)技術(shù)對(duì)于光儲(chǔ)存技術(shù)的提高有著重要作用。光儲(chǔ)存技術(shù)以光子為信息載體，突破了傳統(tǒng)的儲(chǔ)存技術(shù)，充分發(fā)揮自身的優(yōu)點(diǎn)，近年來成為社會(huì)中不可或缺的信息載體，對(duì)于數(shù)據(jù)以及影響活動(dòng)都有著重要作用。文章對(duì)于超分辨近場(chǎng)結(jié)構(gòu)技術(shù)以及光學(xué)超分辨技術(shù)在光學(xué)頭中的應(yīng)用進(jìn)行探討，特別是就如何提高儲(chǔ)存密度進(jìn)行分析，對(duì)于超分辨掩膜的功能進(jìn)行分析，其產(chǎn)生的微小光場(chǎng)以及介質(zhì)層的功能對(duì)于實(shí)現(xiàn)光子納米儲(chǔ)存技術(shù)都有著重要的推動(dòng)作用。

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作者簡(jiǎn)介

陳成杰（1992-），女，山東德州人，本科在讀，研究方向：光學(xué)工程。

顧文翠（1991-），女，山東棗莊人，本科在讀，研究方向：光學(xué)工程。

張瑞瑞（1992-），女，山東濟(jì)寧人，本科在讀，研究方向：光學(xué)工程。endprint