第五章：光存储材料解读.ppt

光致变色材料有两种独特的稳定态A和B，称为色心，它们分别对应于两个吸收带波长 λ1和 λ2 ，当用λ1波长照明时，材料经历从稳定态A向稳定态B的转变。当转变完成后，材料就不再对λ1的光敏感，材料的吸收带也就移到了λ2 。 5.3.7 光致变色材料 光致变色过程 可以使用波长 的光写入而使用波长为 的光读出光学数据。 全息图应用 重要特征——光致变色过程是个可逆过程! 光致变色是折射率变化或电光效应，不是色彩变化 A 无色 有色 B hv 有色 受热，或hv’ A 无色 B hv 受热 光色 逆光色 显色反应 激活反应 热消色 光消色 颜色搭配 光致变色现象 海影号 隐形坦克 隐身衣 电子俘获(Electron-trapping,ET)材料类似于光致变色材料，也有两个可以通过吸收波长 和 的光而互相转换的可逆稳定态A和B。与光致变色材料不同的是，可以利用电子俘获材料的受激辐射光来输出 ，而不是采用吸收读出光 的方式。 在材料的某发光中心复合。 稳态1 稳态2 5.3.8 电子俘获材料 双光子吸收材料从基态到稳定态的激发态的跃迁需要两个而不是一个光子，并且也需要另一对光子去激励激光态离子返回到基态。这两个光子可以是波长相同的，但不同波长的光子会更好。 双光子材料的工作方式与电子俘获材料非常类似，都需要记录光束进行数据写入，利用读出光束激励材料的受激部分而发光。 双光子吸收现象通常被称为光子选通，即利用一个光子控制另外一个光子的行为。 5.3.9 双光子吸收材料 双光子吸收原理 S1(初始态) S2 S3(稳态) S4 细菌视紫红质能够通过直接干燥分离紫色膜并使其覆于玻璃基底上或者嵌入聚合体中而获得。 细菌视紫红质(bacterior hodopsin)是一种生物学光致变色材料，它是一种微生物紫色膜中一种吸收光的蛋白质，叫做Halobacteriun balobium。这种细菌生长在盐沼泽地中，那里含盐浓度约为海水的6倍。 什么是细菌视紫红质 如何获得细菌视紫红质 5.3.10 细菌视紫红质 细菌视紫红质储存原理 B 稳态 J K M 稳态 质子 质子 光子 细菌视紫红质具有光驱动质子泵的功能。 变色 无论是有机材料还是无机材料这些材料所面临的主要困难是它们必须在很低的温度下工作(100K)。 嵌在固体光学晶格中的燃料分子（杂质）的吸收频率会因为它们与周围晶格的相互作用而发生移动，因此燃料分子的吸收线就成为一个宽而连续的不均匀的光学吸收带。当燃料分子被特定频率的光照明时，它们会发生化学反应。 吸收 漂白 读出 5.3.11 光化学烧孔材料 持续光谱烧孔(PSHB：Persistent Spectral Hole—Burning)技术利用对不同频率的光吸收率不同来识别不同分子，它有可能使光存储的记录密度提高3-4个数量级，它属于四维光存储。 5.3.12 磁光材料 磁光材料(MO)将二进制信息存储为磁化向上和向下两个状态。最常用的MO介质是锰铋(MnBi)合金薄膜，所记录的数据用线偏振激光束读出，该激光束会因法拉第效应或克尔效应产生一个小的旋转，光束偏振态是左旋还是右旋取决于磁化是向上还是向下。 铁磁性材料是某些物质的一种属性，在撤出外部磁化场时，这种物质仍能保持磁化强度。在铁磁材料中，原子的磁矩沿相同方向排列。 当铁磁材料被加热超过居里点的温度时，原子开始随机热运动，磁矩也随机热取向，结果材料变成顺磁性的。 透射的法拉第效应 偏振光 发生旋转的偏振光 磁场H 入射光 透射光 旋转角与薄膜厚度成比例 克尔效应 发射光的偏振面发生旋转 光盘利用磁克尔效应进行光磁记录的原理 非接触式、大容量记录介质 非记录位 记录位 直线偏振光 记录层 磁距 记录位 反向磁化 激光照射 5.3.13 可擦除型光盘材料 可擦除型光盘材料按照记录信息的不同机理可分为： 态变型，相变型，磁光型 态变型：不成化学计量比的氧化物 这种材料制成的薄膜在光辐照和热作用下光透过率大部分下降（光、热黑化现象），这种现象是由于本征吸收极限变化引起的。 数据记录点在两个状态的转换是受控且可逆的，这两个状态通常是非晶态和结晶态； 结晶态的反射率是非晶态的4倍； 利用光束反射强度的差别识别记录的二进制数据。 用相变材料进行光学记录的基本原理 结晶体 原子周期排列 不透明 非晶体 原子随机排列 透明 相变型存储材料 Tg: 转化为非晶体的温度点 Tm: 熔点温度 用激光束加热斑点 TgTTm 缓慢冷却 用激光束加热斑点 TTm 快速冷却 非晶态和结晶态之间的转换 当需要擦除