单光束双波长双光子三维光存储模型及其数值分析

双光子三维光存储的特点是利用了双光子吸收率与光照强度的非线性关系,因此可以有效提高三维存储密度. 迄今为止,国际上出现了两种双光子存储方案.第一种是所谓的双光束逐页写入方案.其中的两束相互垂直的激光束,经过各自的特殊光路整形后,在存储介质体内的一个平面上产生交迭,并实现双光子记录.由于双光束逐页记录方案仅仅在两束光的交迭区域产生双光子吸收,因此有利于克服记录的层间串扰;但是它的光学系统较复杂,且难以兼容当前的数字光盘系统模式.第二种是所谓的单光束逐点(bit-by-bit)记录方案,该方式采用单一波长的写入光束,经单一物镜系统聚焦后,在存储介质体内产生倍频效应并实现双光子写入.显然单光束逐点记录方案的结构较为简单,且容易与现行光盘系统结构兼容.但从原理上看,单光束逐点记录方案存在自身的弱点.首先,由于写入光束都集中在一条光路上,因此多层记录过程中层间串扰现象比较严重.其次,在多数情况下,单光束的双光子写入波长容易与存储材料记录态的吸收峰波长相互重迭,出现边写入边擦除的现象,不利于多层存储.因此,目前单光束逐点记录方案的多层记录效果普遍劣于双光束逐页记录方案. 为了解决单光束逐点记录方案的上述问题,本文提出一种双波长单光束逐点记录方案.其主要特点是在单束写入光中同时采用两种波长的激光,并通过对聚焦物镜表面光谱透过结构的特殊设计,使两种波长的激光束仅在焦点附近产生交迭.因此,新方案不但在双光子多层写入效果上与双光束逐页写入方案相似,而且还容易与现行光盘系统结构兼容. 本文给出了新方案的双光子记录的信号分布计算模型.对典型参数进行了数值模拟计算.计算结果表明,我们的双波长单光束逐点记录方案的多层记录效果明显优于传统的单光束逐点记录方案.(PB4)