伴随着信息技术的发展,信息量飞速增长与现有光盘有限存储密度和存储速度之间的矛盾日益尖锐,传统的光盘存储技术面临着巨大的挑战。在众多的新型光存储技术中,超分辨率近场结构光存储利用在普通光盘结构中添加非线性掩膜层等方法可突破衍射极限、实现超高密度光存储,被视为最接近实用化的技术之一。目前,超分辨近场结构光存储技术的研究还主要局限于超分辨机理研究、掩膜材料以及光盘结构的优化等几个方面。本文主要围绕超分辨近场结构光存储的存储密度、存储速度以及超分辨近场结构光盘的读出信号质量这几个关键问题开展研究,旨在进一步完善和突破超分辨近场结构光存储的相关理论和关键技术。首先,为了解决如何进一步提高超分辨近场结构光盘存储密度的问题,在超分辨存储的基本原理基础上,采用矢量成像理论对光盘内部的光场分布进行了分析,建立了超分辨掩膜光盘存储系统的成像模型。通过光盘内部特别是记录层表面的光场分布的理论分析和数值模拟,重点分析了入射激光偏振态等特性对记录光斑的影响,得出入射激光偏振态的初步选择依据。还根据多层膜光盘的结构特点,深入研究了固体浸没透镜和空间滤波对焦点光场和光盘内部光场分布的影响规律,分析提高超分辨近场光存储密度的可行方法。仿真分析结果表明,在应用固体浸没透镜和空间滤波技术后,记录光斑的尺寸将得到进一步减小,且在光学系统数值孔径或者滤波孔径较大时,以径向偏振光作为光源,能够显著提高超分辨近场光盘的存储密度。其次,为了获得超分辨近场结构光盘读出信号的优化方法,基于标量衍射理论和角谱方法,建立了超分辨近场结构光存储系统读出信号的计算模型,提出了适合超分辨近场结构光存储的差分读出方法和差分读出系统设计方案。通过理论分析和模拟仿真,深入分析了光束尺寸、超分辨掩膜层参数等对读出信号的影响,重点进行了信号串扰在差分读出和的对比分析。仿真分析结果表明,透过率参数较大的超分辨掩膜和采用差分读出方法有利于获得高质量的读出信号,为进一步提高超分辨近场结构光盘存储密度提供帮助。为了实现高密度超分辨近场结构光盘的多通道高速存取,解决困扰大容量光学存储器的存取速度问题,提出了通过并行光互连接口实现数据传输、交换和初步运算的思路。针对4-f光学相关器和光学矢量-矩阵乘法器的结构特点及其并行光计算功能,进行了将这两种典型结构用于并行光互连存取接口的理论和实验研究,设计了基于4-f结构的并行光互连存取接口和基于光学矢量-矩阵乘法器的可重构并行存取接口。理论分析和模拟仿真表明,这两种光学结构均可作为多通道并行光学存取接口的核心。对基于4-f结构的光互连接口的模拟分析和实验表明,传输透镜的失调对器件性能的互连接口读出信号质量影响较大;对基于光学矢量-矩阵乘法器的可重构并行接口的性能及其影响的初步实验研究表明,通过合理设计,该接口能够实现存取信号的传输、交换、复制、重构等多重功能。基于并行光互连结构的新型多通道存取接口的研究,为超高密度海量光学存储器的高速存取机构的设计提供了参考。本研究结果对于促进超分辨近场结构光存储技术的发展应用、推动海量信息存储技术的发展具有积极意义。