光盘的二维信息编码写入与快速读取方法及快速读取装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种光盘的二维信息编码写入与快速读取方法，包括：将待存储信息进行2

【技术实现步骤摘要】
光盘的二维信息编码写入与快速读取方法及快速读取装置


[0001]本专利技术涉及光学
，特别是涉及光盘的二维信息编码写入与快速读取方法及快速读取装置。

技术介绍

[0002]随着基因测序以及脑活动读取等技术的发展，不仅仅产生了大量的数据，同时对于数据如何有效、稳定、准确地保存提出了更高的要求。基于上述背景，光盘存储技术因其节能、存储寿命长、安全性好以及易加工等优点，很好地顺应了时代的要求。而对于光盘技术而言，存储容量的限制严重阻碍了光盘技术的发展。
[0003]为了提升光盘的容量，传统的技术路线是减小记录光斑的尺寸。随着短波长激光二极管(GaN蓝绿色激光器)的研制成功，使得蓝光光盘逐渐成为光盘市场上的主流存储方式。早期的CD光盘，记录激光波长为780nm，数值孔径为0.45，轨道间距为1.6μm，单层存储容量仅为650MB；后来的DVD光盘，记录激光波长为650nm，数值孔径为0.6，轨道间距为0.74μm，单层存储容量为4.7GB；而目前的蓝光光盘记录激光波长为405nm，数值孔径为0.85，轨道间距为0.32μm，轨道间距仅仅是红光DVD盘片(0.74μm)的一半，单层存储容量高达25GB，同时，蓝光光盘利用不同反射率达到多层写入效果，实现了12层300GB的蓝光光盘存储。
[0004]为了进一步突破光盘存储量的限制，科研工作者也提出了一些提升存储容量的方法。2009年澳大利亚的顾敏研究团队利用不同长宽比的金纳米线对不同波长和偏振方向激光的响应差异，实现了厚度内，三层五维(以及偏振)光信息存储，参见【Zijlstra P,Chon J W M,Gu M.Five-dimensional optical recording mediated by surface plasmons in gold nanorods[J].Nature,2009,459(7245):410-413】。2011年，S.W Hell研究团队提出了一种可用于超分辨光存储读写的新型显微技术RESOLFT(reversible saturable optical
‘
fluorescence
’
transition between two states)，利用绿色荧光蛋白(rsEGFP)的光固化和光开关特性，通过超分辨写入读出的方法，实现了250nm点间距的高密度光存储实验，参见【Grotjohann T,Testa I,Leutenegger M,et al.Diffraction-unlimited all-optical imaging and writing with a photochromic GFP[J].Nature,2011,478(7368):204-208】。2012年澳大利亚的顾敏研究团队结合光致聚合以及超分辨受激辐射损耗技术原理，利用1,5-双(对二甲氨基辛酰亚胺)环戊酮(BDCC)材料体系，实现了9nm的光刻沟道宽度，52nm的沟道间距(Nature Communications,2013,4.6:2061)，利用该光致聚合光刻的机制可高密度写入光盘信息，并据此申请了国际专利，参见专利文件PCT/AU2013/001378。目前的超分辨光存储技术方案中，光致聚合的方法还无法实现数据的有效读取，而荧光蛋白的数据存储方法，读取采取逐点扫描的方式，受限于RESOLFT技术的成像时间限制，无法做到快速、高密度的数据读取。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于提出一种光盘二维信息编码写入与快速读取方法及快速读取
装置，以提高光盘的存储密度与容量，并实现光盘存储信息的快速读取。
[0006]为了实现上述目的，本专利技术提供一种光盘的二维信息编码写入与快速读取方法，包括：
[0007]S1：将待存储信息进行2
i
×
j
进制的编码，得到二维编码信息，该二维编码信息的每一位分别对应于一组i
×
j点阵的记录点；
[0008]S2：沿光盘的信道依次排布的存储位点内通过纳米信息写入方法在每个存储位点以i
×
j点阵的记录点的形式进行二维编码信息的写入；
[0009]S3：对所述存储位点照射读取光束，形成与所述存储位点的尺寸相当的读取光束光斑，并得到存储位点的反射光信号，随后基于光学关联成像方法，对反射光信号进行处理并采集，对采集的信号采用光学重构算法反解出目标信号，实现二维存储信息的快速读取。
[0010]在所述步骤S2中，所述纳米信息写入方法的写入调制过程通过改变存储位点处的存储材料的光学性质来实现二维编码信息的写入，所述存储材料的光学性质的改变包括材料经过读取光束照射后的荧光信号的强度变化、材料对读取光束的散射特性变化以及材料对读取光束的吸收度变化；在所述步骤S3中，所述反射光信号包括荧光信号、激光散射信号或激光吸收变化信号。
[0011]在所述步骤S2中，所述纳米信息写入方法包括：
[0012]S21：通过纳米光刻方法、等离子刻蚀、电子束曝光、掩膜版曝光、空间光调制器调制曝光或者微透镜阵列曝光的二维信息写入方法，分别获取远小于或小于所述读取光束光斑尺寸的激光束、激光束阵列、粒子束、粒子束阵列、电子束和电子束阵列中的至少一种，作为信息写入束流，并通过激光束曝光、粒子束曝光或电子束曝光实现二维纳米信息刻录；
[0013]S22：在每个存储位点内，通过信息写入束流根据二维编码信息进行i
×
j点阵的记录点的写入调制；每个存储位点内的i
×
j点阵的记录点的位置分别为β(1,1)，β(1,2)
…
β(i,j)，其中，i表示二维点阵的行数，j为二维点阵的列数，每一记录点的位置是否进行写入调制分别对应二进制中的两个数码。
[0014]在所述步骤S3中，所述光学关联成像方法基于散斑场随机测量，所述光学关联成像方法包括：
[0015]S31：对一定标样板采用定标方法来构建一定标矩阵；
[0016]S32：对所述存储位点的反射光信号，采用一放大成像系统、一随机相位调制器和一面阵探测器依次对其进行处理、调制和采集，获得测量散斑信号；
[0017]S33：通过光学重构算法来将所述定标矩阵与所述测量散斑信号进行关联计算，获得目标信号，目标信号为所述存储位点处的记录点的分布信息。
[0018]在所述步骤S31中，所述定标样板具有一与存储位点的尺寸一致的定标范围，且定标样板在定标范围内只设有一个离散的定标点，定标样板根据所述存储位点的存储材料改变的光学性质来选择；
[0019]所述步骤S31包括：
[0020]S311：根据记录点的尺寸和点间距，构建定标点位置矩阵，定标点位置矩阵包括各个定标点位置，定标点位置与记录点的位置一一重合；
[0021]S312：放置所述定标样板并使其定标点位于其中一个定标点位置；
[0022]S313：对所述定标样板照射读取光束，形成读取光本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种光盘的二维信息编码写入与快速读取方法，其特征在于，包括：步骤S1：将待存储信息进行2
i
×
j
进制的编码，得到二维编码信息，该二维编码信息的每一位分别对应于一组i
×
j点阵的记录点；步骤S2：沿光盘的信道依次排布的存储位点内通过纳米信息写入方法在每个存储位点以i
×
j点阵的记录点的形式进行二维编码信息的写入；步骤S3：对所述存储位点照射读取光束，形成与所述存储位点的尺寸相当的读取光束光斑，并得到存储位点的反射光信号，随后基于光学关联成像方法，对反射光信号进行处理并采集，对采集的信号采用光学重构算法反解出目标信号，实现二维存储信息的快速读取。2.根据权利要求1所述的光盘的二维信息编码写入与快速读取方法，其特征在于，在所述步骤S2中，所述纳米信息写入方法的写入调制过程通过改变存储位点处的存储材料的光学性质来实现二维编码信息的写入，所述存储材料的光学性质的改变包括材料经过读取光束照射后的荧光信号的强度变化、材料对读取光束的散射特性变化以及材料对读取光束的吸收度变化；在所述步骤S3中，所述反射光信号包括荧光信号、激光散射信号或激光吸收变化信号。3.根据权利要求1所述的光盘的二维信息编码写入与快速读取方法，其特征在于，在所述步骤S2中，所述纳米信息写入方法包括：步骤S21：通过纳米光刻方法、等离子刻蚀、电子束曝光、掩膜版曝光、空间光调制器调制曝光或者微透镜阵列曝光的二维信息写入方法，分别获取远小于或小于所述读取光束光斑尺寸的激光束、激光束阵列、粒子束、粒子束阵列、电子束和电子束阵列中的至少一种，作为信息写入束流，并通过激光束曝光、粒子束曝光或电子束曝光实现二维纳米信息刻录；步骤S22：在每个存储位点内，通过信息写入束流根据二维编码信息进行i
×
j点阵的记录点的写入调制；每个存储位点内的i
×
j点阵的记录点的位置分别为β(1,1)，β(1,2)
…
β(i,j)，其中，i表示二维点阵的行数，j为二维点阵的列数，每一记录点的位置是否进行写入调制分别对应二进制中的两个数码。4.根据权利要求1所述的光盘的二维信息编码写入与快速读取方法，其特征在于，在所述步骤S3中，所述光学关联成像方法基于散斑场随机测量，所述光学关联成像方法包括：S31：对一定标样板采用定标方法来构建一定标矩阵；S32：对所述存储位点的反射光信号，采用一放大成像系统、一随机相位调制器和一面阵探测器依次对其进行处理、调制和采集，获得测量散斑信号；S33：通过光学重构算法来将所述定标矩阵与所述测量散斑信号进行关联计算，获得目标信号，目标信号为所述存储位点处的记录点的分布信息。5.根据权利要求4所述的光盘的二维信息编码写入与快速读取方法，其特征在于，在所述步骤S31中，所述定标样板具有一与存储位点的尺寸一致的定标范围，且定标样板在定标范围内只设有一个离散的定标点，定标样板根据所述存储位点的存储材料改变的光学性质来选择；所述步骤S31包括：步骤S311：根据记录点的尺寸和点间距，构建定标点位置矩阵，定标点位置矩阵包括各个定标点位置，定标...

【专利技术属性】
技术研发人员：王中阳，张力，李文文，肖康，葛畅，孙静，
申请(专利权)人：中国科学院上海高等研究院，
类型：发明
国别省市：