基于微小孔径激光器的近场光存储器的设计研究

来源 :中国科学院半导体研究所 | 被引量 : 0次 | 上传用户:ydaf5hv2
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随着科学技术和信息产业的迅速发展,信息存储系统日益呈现出现更大的存储容量和更快的存取速度及更可靠的数据存储质量的特点.基于近场光学超衍射的分辨力特性的近场超高密度光学存储技术,突破几何光学衍射极限,通过减小存储光斑尺寸增加存储密度,已经成为近年挑战千兆比特数据存储密度和兆赫慈数据传输速率的主流技术.1928年E H.Synge提出了近场光学的概念,运用这种方法获取可能突破衍射极限的分辨率,而近场则意味着亚波长的距离.在最初的系统中以孔径型光源作为光学显微镜的光源并进行扫描获得了物体的比波长还小的特征.形成了最初的扫描近场光学显微镜(SNOM).很显然用扫描近场光学显微镜(SNOM)原理可获得近场超高密度光学存储技术,后经广泛和深入的研究,孔径型(Pperture-Type systems)扫描近场光学显微镜存储系统为代表的探针型方法,取得了一系列的成果,早在1992年就获得了直径60nm的记录点和7Gbit/cm<2>的存储密度,这种方法目前获得了最高分辨率达12nm(λ/43,但是由于锥形光纤端头效率很低,因此信号的读取速度受到很大的限制,仅为十几KHz;同时探针与记录介质的纳米距离很难控制,反馈系统的响应速度较慢,并且探针易损伤和污染,这些缺点限制了探针型存储系统的应用和发展.目前用近场光学原理进行数据存储的系统可分为孔径型(Aperture-Type systems)、固体浸没透镜型(SIL systems)和超分辨率近场结构(Super-RENS)三种.近几年发展起来的微小孔激光器作为有源型探针技术,很好的解决了传统光纤探针通光效率低的问题,使通光效率提高了10<4>倍,超过了1/1000,同时采用VSAL作为近场光存储光源又具有和现有的集在光电子技术和系统兼容性好的特点,因此可以说VSAL在目前新型集成光学头的研制中具有极大的发展潜力和广阔的应用前景.该文介绍了一种基于微小孔径激光器的近场光存储器的方案设计及这种新型微小孔径激光器(VSAL)的设计和研制方法,利用FDTD方法对微小孔径激光器和基于微于小孔径激光器的近场光存储器进行了模拟仿真,计算和分析了极小孔半导体激光器出光端面的光场分布,描述了小孔激光器近场区域当场分布的特点,讨论了小孔大小和金属厚度对光场分布和光源分辨率的影响,得到设计和制备的优化方法.介绍了在理想反射存储介质反射情况的近场光分布.概述了基于微小孔径激光器的近场光学显微镜的一些应用前景.
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