光存储技术的发展方向

光储存的原理

光存储技术是用激光照射介质，通过激光与介质的相互作用使介质发生物理、化学变化，将信息存储下来的技术。其基本物理原理是：存储介质受到激光照射后，介质的某种性质(如反射率、反射光极化方向等)发生改变，介质性质的不同状态映射为不同的存储数据，存储数据的读出则通过识别存储单元性质的变化来实现。

光存储技术的发展方向：

1、多层蓝光存储技术

既然一层蓝光存储的密度无法满足市场需求，那么就肯定有人尝试将多层蓝光堆叠起来。多层蓝光光存储的实现途径主要有基于荧光染料的多层光盘、基于光学开关层的多 层光盘、多波长多层存储技术和微全息多层存储技术等。

目前多层的100 GB 蓝光光盘在光盘库已普遍采用，300 GB 蓝光光盘目前已经研制出样盘，正在解决大规模生产的工艺问题，预计2021 年初量产。

由于受记录层透过率的限制，已有研究证明蓝光单张光盘的层数一般不超过40 层，存储容量不超过1 TB。与在线服务的串流服务相比，蓝光光盘的优势在于超高比特率(最高108 Mbps)，而一般在线4 K 超清串流只有16 Mbps。

2、多波长多阶光存储

多波长光存储的原理主要利用光致变色材料的分子级光开关效应。光致变色材料的变色机理：物质吸收光子后，内部电子从分子的一个能级跃迁到另一个能级或者固体中的离子从一个位置转移到另一个位置并改变它的价态，使其呈现不同的光谱，从而导致光致变色。同一时刻在光致变色材料中利用不同的激光波长，可实现多波长和多层并行信息存。

3、双光束超分辨率光存储技术

其基本原理类似于2014年诺贝尔化学奖得主Hell 发明的荧光成像技术，最早于1994 年提出。其中一束光作为记录诱导光，另一束特殊调制后的光具有空心光强分布特性，作用于记录介质上时能够产生“删除”效应，抑制光记录的过程。因而这种双束光记录方式能够突破衍射极限进一步缩小记录点尺寸。

4、近场光存储技术

近场光存储的原理是将入射光束通过光学系统形成直径小于100 nm 的存储光斑，而光学系统出射端面与存储介质的间距保持在深亚微米范围内，将光斑直接耦合到存储介质进行存储。近场光学分辨率突破了瑞利衍射极限，达到了纳米量级，这一重要性质使得光学成像分辨率有可能提高几十倍甚至上百倍。

5、全息存储技术

全息存储是一种高密度三维光存储技术，采用的是与传统二维存储完全不同的机理：激光器输出激光束经分光镜分为两束光，一束光经过空间调制器后携带物体的二维信息成为物光，另一束作为参考光束。两束光相遇发生干涉，使得数据信息以全息图的方式被记录在存储材料中，能够保存其完整的空间相位信息。