[發(fā)明專利]一種基于空間方向復用的多維度光存儲寫入方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201810654676.0
• 申請日: 2018-06-22
• 公開（公告）號: CN108986846B
• 公開（公告）日: 2019-10-25
• 發(fā)明（設計）人: 張靜宇;高驥超;劉思垣
• 申請（專利權）人: 華中科技大學
• 主分類號: G11B7/0045
• 分類號: G11B7/0045;G11B7/126;G11B7/1353
• 代理公司: 華中科技大學專利中心 42201
• 代理人: 曹葆青;李智

本發(fā)明公開了一種基于空間方向復用的多維度光存儲寫入方法，包括：根據第一方向角的變化范圍和分辨率以及第二方向角的變化范圍和分辨率，通過二進制編碼得到第一方向角和第二方向角的取值組合到比特數據的映射關系；根據映射關系，得到待寫入數據所對應的第一方向角和第二方向角的取值組合并根據取值組合使得第一方向角為θ且第二方向角為從而實現數據的寫入；其中，第一方向角和第二方向角分別為焦點處光場空間形狀的主軸與z方向和x方向的夾角，z方向為激光入射方向的反方向，x方向和y方向互相垂直且均垂直于z方向，由此構成標準右手坐標系。本發(fā)明能夠在原有的多維度光存儲的基礎上進一步提高光存儲的存儲容量。

技術領域

本發(fā)明屬于光存儲領域，更具體地，涉及一種基于空間方向復用的多維度光存儲寫入方法。

背景技術

傳統(tǒng)的CD、DVD、Blu-ray是典型的二維光存儲技術，在傳統(tǒng)的2D光盤中，只在一個信息記錄層上存儲了信息，光盤中絕大部分空間沒有被使用，其存儲容量很小，遠遠不能滿足飛速增長的數據存儲需求。提高存儲維度是提高光存儲容量的有效途徑，利用飛秒激光實現的雙光子/多光子激發(fā)技術可以在透明材料內部寫入信息，同時不破壞相鄰記錄層。利用此技術可在存儲介質中寫入多層信息，因此被廣泛使用并在多種材料上實現了3D存儲。現有的3D光存儲設備中，單碟容量可達1000GB。3D光存儲的容量依然受限于記錄點尺寸，其極限容量十分有限，不斷增長的需求促進了多維度存儲的發(fā)展。多維存儲的基本思想是在一個記錄點上實現信息狀態(tài)的復用，也就是用寫入激光的物理特性來編碼信息。在材料的尺寸小到納米量級時，其光學特性將變得更加復雜。例如，根據大小和形狀的不同，納米微粒會表現出對不同波長和偏振態(tài)的激光的選擇性吸收，利用這種現象可以實現波長和偏振態(tài)的復用。通過對波長和偏振態(tài)的復用，單碟可具有近10TB的存儲容量。飛秒激光在熔融石英中可以引入一種納米光柵結構，該結構會表現出雙折射特性。雙折射的兩個參數，慢軸方向和延遲值可分別通過激光的偏振態(tài)和光強來控制，可以實現偏振態(tài)和光強的復用。基于納米光柵結構，單碟容量可達到360TB。

隨著技術的發(fā)展，通過三維空間、光強、偏振、波長等復用，可實現多個維度的光存儲。但是，根據大數據預測，到2025年，全球產生的數據總量將超過160ZB(1ZB＝10⁹TB)，現有的多維光存儲技術仍無法滿足數據存儲需求。因此，在存儲單元尺寸受限于光學衍射極限的情況下，為了繼續(xù)提高光存儲的存儲容量，迫切需要開發(fā)新的數據復用維度。

發(fā)明內容

針對現有技術的缺陷和改進需求，本發(fā)明提供了一種基于空間方向復用的多維度光存儲寫入方法，其目的在于，通過對焦點處光場強度分布的空間方向的復用，在存儲單元尺寸受限于光學衍射極限的情況下，進一步提高光存儲的存儲容量。

根據激光的物理特性，寫入激光在焦點處的光場強度分布具有“橢球型”或“水滴形”的形狀，焦點處光場分布的空間形狀中存在一條主軸，現有的光存儲寫入方法中，該主軸與寫入激光入射方向重合。通過對焦點處的光場分布進行控制，可以使得該主軸偏離寫入激光入射方向，從而可以實現對空間方向的復用。

為實現上述目的，本發(fā)明提供了一種基于空間方向復用的多維度光存儲寫入方法，包括：

(1)根據第一方向角的變化范圍和分辨率以及第二方向角的變化范圍和分辨率，通過二進制編碼得到第一方向角和第二方向角的取值組合到比特數據的映射關系g；其中，第一方向角為焦點處光場空間形狀的主軸與z方向的夾角，第二方向角為焦點處光場空間形狀的主軸與x方向的夾角；z方向、x方向分別為根據激光入射方向建立的空間直角坐標系中z軸和x軸的方向，空間直角坐標系為標準的右手坐標系，在空間直角坐標系中，z方向為激光入射方向的反方向，x方向和y方向互相垂直且均垂直于z方向；

(2)根據映射關系g，得到待寫入數據所對應的第一方向角和第二方向角的取值組合(θ,)，并根據取值組合(θ,)使得第一方向角為θ且第二方向角為，從而實現數據的寫入。