第9章,激光在信息技術(shù)中的應(yīng)用

1、激光全息三維顯示第九章 目錄9.1.1 9.1.1 半導(dǎo)體激光器半導(dǎo)體激光器半導(dǎo)體激光器是激光器中的一個大家族。它與固體激光器、氣體激光器以及其它類型的激光器相比，具有體積小、重量輕、電光轉(zhuǎn)換效率高、可以直接調(diào)制、使用方便等優(yōu)點(diǎn)，因此它非常適用于光纖通信之中。圖9-1給出了光發(fā)射端機(jī)的工作原理。 9.1.1 9.1.1 半導(dǎo)體激光器半導(dǎo)體激光器2. 作為通信光源的半導(dǎo)體激光器 半導(dǎo)體激光器是光纖通信用的主要光源，由于光纖通信系統(tǒng)具有不同的應(yīng)用層次和結(jié)構(gòu)，因而需要不同類型的半導(dǎo)體激光器。 圖9-1 光發(fā)射端機(jī)組成方框圖 法布里珀羅激光器（FP-LD）是最常見、最普通的半導(dǎo)體激光器，它的諧振腔由半

2、導(dǎo)體材料的兩個解理面構(gòu)成。目前光纖通信上采用的FP-LD的制作技術(shù)已經(jīng)相當(dāng)成熟。FP-LD的結(jié)構(gòu)和制作工藝最簡單，成本最低，適用于調(diào)制速度小于622Mbit/s的光纖通信系統(tǒng)。1.光纖通信對半導(dǎo)體激光器光源的要求 (1) 法布里珀羅激光器 9.1.1 9.1.1 半導(dǎo)體激光器半導(dǎo)體激光器#實(shí)現(xiàn)動態(tài)單縱模工作的最有效的方法之一就是在半導(dǎo)體內(nèi)部建立一個布拉格光柵，依靠光柵的選頻原理來實(shí)現(xiàn)縱模選擇。分布反饋布拉格半導(dǎo)體激光器（DFB-LD）的特點(diǎn)在于光柵分布在整個諧振腔中，光波在反饋的同時獲得增益，因此其單色性優(yōu)于一般的FP-LD。 圖9-2 DFB-LD結(jié)構(gòu)示意圖 #在DFB-LD制作技術(shù)的發(fā)展過

3、程中，人們發(fā)現(xiàn)直接在有源層刻蝕光柵會引入污染和損傷，于是又提出了圖9-2所示的DFB-LD結(jié)構(gòu)分布反饋半導(dǎo)體激光器分布反饋半導(dǎo)體激光器 9.1.1 9.1.1 半導(dǎo)體激光器半導(dǎo)體激光器（3）分布布拉格反射半導(dǎo)體激光器 考慮到布拉格光柵反射性好的特點(diǎn)，將光柵置于激光器諧振腔的兩側(cè)或一側(cè)，增益區(qū)沒有光柵，光柵只相當(dāng)于一個反射率隨波長變化的反射鏡，這樣就構(gòu)成了DBR-LD。其中，三電極DBR-LD是最典型的基于DBR-LD的單模波長可調(diào)諧半導(dǎo)體激光器，其原理性結(jié)構(gòu)如圖9-3。 圖9-3 三電極DBR-LD結(jié)構(gòu)示意圖 9.1.1 9.1.1 半導(dǎo)體激光器半導(dǎo)體激光器(4)垂直腔面發(fā)射激光器 光數(shù)據(jù)傳輸

4、和交換的多通道往往需要能夠二維集成的器件，而垂直腔面發(fā)射激光器（VCSEL）是一個很好的選擇。它與邊發(fā)射激光器最大的不同點(diǎn)是：出射光垂直于器件的外延表面，即平行于外延生長的方向。圖9-4為其典型結(jié)構(gòu)圖，其上下分別為分布布拉格反射（DBR）介質(zhì)反射鏡，中間（InGaAsN）為量子阱有源區(qū)，氧化層有助于形成良好的電流及光場限制結(jié)構(gòu)，電流由P、N電極注入，光由箭頭方向發(fā)出。 圖9-4 VCSEL的典型結(jié)構(gòu)示意圖 9.1.2 9.1.2 光纖激光器光纖激光器光纖激光器的基本原理及其特點(diǎn) (1)基本原理 光纖激光器和其他激光器一樣，由能產(chǎn)生光子的增益介質(zhì)、使光子得到反饋并在增益介質(zhì)中進(jìn)行諧振放大的光學(xué)諧

5、振腔和激勵光子躍遷的泵浦源三部分組成。 9.1.2 9.1.2 光纖激光器光纖激光器(1)基本原理 圖9-5 光纖激光器原理示意圖 以縱向泵浦的光纖激光器（如圖9-5）為例說明光纖激光器的基本原理 (2)特點(diǎn) 耦合效率高基于激光介質(zhì)本身就是導(dǎo)波介質(zhì)；光纖纖芯很細(xì)，纖內(nèi)易形成高功率密度，可方便地與光纖傳輸系統(tǒng)高效連接。由于光纖具有很高的“表面積/體積”比，散熱效果好，因此光纖激光器具有很高的轉(zhuǎn)換效率，很低的激光閾值，能在不加強(qiáng)制冷卻的情況下連續(xù)工作。又由于光纖具有極好的柔繞性，激光器可以設(shè)計(jì)得相當(dāng)小巧靈活，利于光纖通信系統(tǒng)的應(yīng)用，同時可借助光纖方向耦合器構(gòu)成各種柔性諧振腔，使激光器的結(jié)構(gòu)更加緊湊

6、、穩(wěn)定。光纖還具有相當(dāng)多的可調(diào)諧參數(shù)和選擇性，能獲得相當(dāng)寬的調(diào)諧范圍和相當(dāng)好的色散性和穩(wěn)定性。9.1.2 9.1.2 光纖激光器光纖激光器2.光纖激光器的分類及應(yīng)用 (1)稀土類摻雜光纖激光器 光纖激光器種類很多，如按光纖結(jié)構(gòu)可分為：單包層光纖激光器和雙包層光纖激光器；按摻雜元素可分為：摻鉺、釹、鐠、銩、鐿、鈥等15種； 圖9-6 受激拉曼散射光纖激光器示意圖 稀土元素包括15種元素，在元素周期表中位于第五行。目前在比較成熟的有源光纖中摻入的稀土離子有：鉺（Er3+）、釹(Nd3+)、鐠(Pr3+)、銩(Tm3+)、鐿(Yd3+)。 (2)光纖受激拉曼散射激光器 這類激光器與摻雜光纖激光器相比

7、具有更高的飽和功率，且沒有泵浦源限制，在光纖傳感、波分復(fù)用（WDM）及相干光通信系統(tǒng)中有著重要應(yīng)用。一種簡單的全光纖受激拉曼散射激光器見圖9-6所示，這是一種單向環(huán)形行波腔，耦合器的光強(qiáng)耦合系數(shù)為K。一般典型的受激拉曼分子主要有GeO2、SiO2、P2O5。 9.1.2 9.1.2 光纖激光器光纖激光器2.光纖激光器的分類及應(yīng)用 (3)光纖光柵激光器 圖9-7 DBR光纖光柵激光器基本結(jié)構(gòu)示意圖 DBR光纖激光器基本結(jié)構(gòu)如圖9-7所示，利用一段稀土摻雜光纖和一對相同諧振波長的光纖光柵構(gòu)成諧振腔，它能實(shí)現(xiàn)單縱模工作。 DFB光纖光柵激光器基本結(jié)構(gòu)如圖9-8所示，在稀土摻雜光纖上直接寫入的光柵構(gòu)成

8、諧振腔，其有源區(qū)和反饋區(qū)同為一體。 圖9-8 DFB光纖光柵激光器基本結(jié)構(gòu)示意圖 9.1.3 9.1.3 光放大器光放大器2.圖9-9為光放大器在干線光纖系統(tǒng)中的應(yīng)用示意圖。圖中（a）為無中繼系統(tǒng)，圖（b）中采用光放大器作功率放大器和接收機(jī)前置放大器圖（c）為線內(nèi)多中繼系統(tǒng)。圖（d）中用光放大器作為在線中繼放大器或1R（僅有整形功能）中繼器（1）光功率提升放大。將光放大器置于光發(fā)射機(jī)前端，以提高入纖的光功率。（2）在線中繼放大。在光纖通信系統(tǒng)中取代現(xiàn)有的中繼器。 （3）前置放大。在接收端的光電檢測器之前先將微弱的光信號進(jìn)行預(yù)放，以提高接收的靈敏度。圖9-9 光放大器在干線光纖通信系統(tǒng)中的應(yīng)用示

9、意圖 9.1.3 9.1.3 光放大器光放大器9.1.3 9.1.3 光放大器光放大器3.光纖通信中主要的光放大器有以下幾類：1、半導(dǎo)體激光放大器（SLA）；2、摻稀土光纖放大器，如摻鉺光纖放大器(EDFA)等；3、非線性光纖放大器，如光纖喇曼放大器等 圖9-10 TWSLA 的基本結(jié)構(gòu)示意圖（1）半導(dǎo)體光放大器 圖9-10為行波型光放大器的基本結(jié)構(gòu)示意圖，行波光放大器的帶寬比法布里珀羅型放大器大三個數(shù)量級，其3dB帶寬可達(dá)10THz，因此可放大多種頻率的光信號，所以是很有前途的一種光放大器。 行波半導(dǎo)體光放大器其性能:增益帶寬、小信號增益、光信號增益對其偏振的靈敏度、飽和輸出功率、放大器的噪

10、聲性能9.1.3 9.1.3 光放大器光放大器圖9-11 摻雜光纖放大器的結(jié)構(gòu)示意圖 （2） 摻鉺光纖放大器 摻雜（如Er3）光纖放大器的結(jié)構(gòu)如圖9-11所示。它由三部分組成：一是長度為幾米到幾十米的摻雜光纖；二是激光泵浦源；三是耦合器 一個EDFA的完整結(jié)構(gòu)應(yīng)包括如下幾部分：鉺石英光纖作為有源介質(zhì)；高功率泵浦光源； 光纖耦合器，用于信號光與泵浦光的合路；偏振不靈敏光隔離器，用于消除反射抑制振蕩；窄帶光濾波器，用以降低自發(fā)輻射噪聲。 9.1.3 9.1.3 光放大器光放大器圖9-12 EDFA的結(jié)構(gòu)示意圖 （2） 摻鉺光纖放大器 鉺光纖及泵浦源是EDFA的關(guān)鍵和研究重點(diǎn)。根據(jù)泵浦光和信號光傳播

11、方向的相對關(guān)系，EDFA的結(jié)構(gòu)又可分為同向泵浦、反向泵浦和雙向泵浦。它們的具體結(jié)構(gòu)圖分別如圖9-12（a）（b）（c）所示。 9.1.3 9.1.3 光放大器光放大器圖9-13 光纖拉曼放大器示意圖 （2） 非線性光纖放大器 普通石英光纖在合適波長的強(qiáng)泵浦光作用下會產(chǎn)生強(qiáng)烈的非線性效應(yīng)，如受激喇曼散射（SRS）和受激布里淵散射（SBS），當(dāng)信號光沿著光纖與泵浦光一起傳輸時就能把信號光放大（圖9-13），從而構(gòu)成光纖喇曼放大器（FRA）和布里淵放大器（FBA），它們都是分布式光纖放大器。 9.2.1 9.2.1 全息術(shù)的歷史回顧全息術(shù)的歷史回顧 全息術(shù)不斷發(fā)展，至今已經(jīng)歷三個階段。從蓋伯最早提出

12、全息術(shù)的思想之后的十多年，這個時期是全息術(shù)的萌芽階段。這一階段的全息術(shù)主要是理論研究和少量的實(shí)驗(yàn)。全息術(shù)發(fā)展的第二階段是在1960年激光出現(xiàn)以后。20世紀(jì)80年代以后延續(xù)至今是全息發(fā)展的第三階段。 （1）全息術(shù)不僅記錄物體的散射光強(qiáng)，還記錄了散射光的相位，能再現(xiàn)原物的立體圖像。以下結(jié)合圖9-14簡要地說明全息照相的拍攝和再現(xiàn)原理。全息圖的拍攝光路如圖9-14(a)所示；圖9-14(b)所示的光路為再現(xiàn)光路 圖9-14 全息照相的拍攝和再現(xiàn)原理示意圖9.2.2 9.2.2 激光全息術(shù)的基本原理和分類激光全息術(shù)的基本原理和分類 9.2.2 9.2.2 激光全息術(shù)的基本原理和分類激光全息術(shù)的基本原理

13、和分類 （2）全息圖的分類有以下六種情況 按照記錄介質(zhì)的膜厚分類，有平面全息圖和體積全息圖兩類；按照投射率函數(shù)的特點(diǎn)分類，有振幅型和位相型兩類，而位相型又可分為表面浮雕型和折射率型兩類；按照記錄的物光波特點(diǎn)，可分為菲涅耳全息圖、夫瑯和費(fèi)全息圖和傅里葉變換全息圖三類；按照再現(xiàn)時對照明光的要求，可分為激光再現(xiàn)和白光再現(xiàn)兩類。我們在后文將重點(diǎn)介紹這兩類；按照再現(xiàn)時觀察者和光源的相對位置，可分為透射型和反射型兩類；按照顯示的再現(xiàn)像特征，有像面全息、彩虹全息、3600全息、真彩色全息等等。 9.2.3 9.2.3 白光再現(xiàn)的全息三維顯示白光再現(xiàn)的全息三維顯示1.白光反射全息圖 白光反射全息圖是較為簡單的

14、一種白光再現(xiàn)全息圖，其記錄和再現(xiàn)光路如圖9-15所示 。 圖9-15 白光反射全息示意圖9.2.1 9.2.1 全息術(shù)的歷史回顧全息術(shù)的歷史回顧 像面全息圖需要利用透鏡，記錄的是物體的幾何像。全息圖的記錄如圖9-16a。白光再現(xiàn)如圖9-16b。 圖9-16 像面全息圖的記錄與重現(xiàn)9.2.3 9.2.3 白光再現(xiàn)的全息三維顯示白光再現(xiàn)的全息三維顯示 3.彩虹全息圖 彩虹全息圖因再現(xiàn)像存在彩虹般的色彩而得名，其基本方法是二步彩虹全息圖。二步彩虹全息的基本原理如圖9-17 圖9-17 二步彩虹全息的基本原理9.2.3 9.2.3 白光再現(xiàn)的全息三維顯示白光再現(xiàn)的全息三維顯示 4.真彩色全息 為了能反

15、映物體的本來面貌（也包括顏色信息），真彩色全息術(shù)的研究課題引起了人們的重視。目前已有多種真彩色全息圖的制作方法，如白光反射型真彩色全息、夾層真彩色全息、假彩色編碼的真彩色全息等，但是這些方法均還處于研究階段，應(yīng)用推廣還有一定的困難。 5.合成全息 3600全息可以顯示出物體3600一周的像，其三維立體感更強(qiáng)。 其記錄分兩步，第一步是將被拍攝的物體置于可繞中心軸旋轉(zhuǎn)的平臺上，用普通白光照明，當(dāng)平臺轉(zhuǎn)動時，用電影攝影機(jī)對物體連續(xù)攝影（圖9-18a），第二步是合成過程，利用彩虹全息光路，且在光路中插入一狹縫(圖9-18b)，用全息軟片記錄。再現(xiàn)時，觀察者能見到一個連續(xù)動作的立體像（圖9-18c），像

16、的顏色和彩虹全息的像相同，像的垂直方向視差也與彩虹全息再現(xiàn)像一樣受到限制。 6.模壓全息 目前所見的模壓全息圖大多數(shù)采用彩虹全息光路制作模壓母版。根據(jù)模壓工藝的要求，模壓母版需要制成浮雕型，通常采用光刻膠版材料制作全息母版，然后對全息母版進(jìn)行處理，以電鍍、電化學(xué)方法制作金屬模壓版，最后以這個金屬模壓版去壓印滌綸薄膜，得到大量的與原全息母版一樣的高衍射效率的模壓全息圖。 9.2.3 9.2.3 白光再現(xiàn)的全息三維顯示白光再現(xiàn)的全息三維顯示 圖9-18 3600合成彩虹全息術(shù)的基本原理9.2.4 9.2.4 計(jì)算全息圖計(jì)算全息圖 1.計(jì)算全息圖的制作和再現(xiàn)過程主要分為以下幾個步驟 抽樣，對物體或其

17、波面抽樣，得到在離散樣點(diǎn)上的值；計(jì)算，計(jì)算物光波和參考光波疊加后在全息平面上形成的光場分布；編碼，把全息平面上的光波復(fù)振幅分布編碼成全息圖的透過率分布；成圖，在計(jì)算機(jī)控制下，將全息圖的透過率變化在成圖設(shè)備上成圖，再經(jīng)光學(xué)縮版得到實(shí)用的全息圖；再現(xiàn)，需用光學(xué)方法再現(xiàn)出物光波 2.計(jì)算全息的主要應(yīng)用范圍 3.計(jì)算全息的優(yōu)點(diǎn) 可以記錄物理上不存在的虛擬實(shí)物，只要知道物體的數(shù)學(xué)表達(dá)式就可用計(jì)算全息記錄下這個物體的光波，并再現(xiàn)該物體的像。 二維和三維物體像的顯示；在光學(xué)信息處理中用計(jì)算全息制作各種空間濾波器；產(chǎn)生特定波面的光波用于全息干涉計(jì)量；激光掃描器；數(shù)據(jù)存貯。 9.2.5 9.2.5 計(jì)算全息三維

18、顯示的優(yōu)點(diǎn)計(jì)算全息三維顯示的優(yōu)點(diǎn)9.2.6 9.2.6 激光全息三維顯示的應(yīng)用激光全息三維顯示的應(yīng)用 1激光全息三維顯示用于科學(xué)研究 （1）在顯微領(lǐng)域的應(yīng)用 激光全息三維顯示技術(shù)卻可以在較大的視野內(nèi)獲得水下物體的清晰像 2.激光全息三維顯示應(yīng)用于工業(yè)產(chǎn)品檢測中 全息顯示和干涉測量技術(shù)結(jié)合形成了全息干涉測量技術(shù)，也叫三維干涉測量技術(shù)，它特別適用于各種材料的無損檢測。 全息顯微鏡具有高分辨率、高成像質(zhì)量的優(yōu)勢，它已用于透明或不透明的生物細(xì)胞、分子和醫(yī)學(xué)器官等的三維放大、顯示。 （2）在海洋科學(xué)中的應(yīng)用 3激光全息三維顯示應(yīng)用于商業(yè)領(lǐng)域 激光計(jì)算全息圖將激光全息技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)結(jié)合起來，形成了新的數(shù)

19、字化、自動化象素全息三維顯示技術(shù)。全息圖顏色鮮艷逼真，水平和垂直動態(tài)視場分別可達(dá)100度，全息圖尺寸可以任意大 4. 激光計(jì)算全息三維顯示應(yīng)用于虛擬物品設(shè)計(jì)方面 9.2.6 9.2.6 激光全息三維顯示的應(yīng)用激光全息三維顯示的應(yīng)用 5.激光全息三維顯示用于文教藝術(shù)方面 各種全息圖本身就是一種文藝品，可以制作成惟妙惟肖的三維立體圖片去美化人們的生活。全息與藝術(shù)的結(jié)合已經(jīng)開辟了廣闊的領(lǐng)域，種類繁多的全息藝術(shù)制品早已走進(jìn)市場，走入尋常百姓的生活中。全息圖在科教中可作為三維立體模型、三維掛圖、雜志和教科書的立體插圖等等。 6.激光全息三維顯示用于多媒體領(lǐng)域 正如全息照片不同于普通的立體照片一樣，全息電

20、影與用偏光鏡觀看的立體電影也截然不同，它的突出特點(diǎn)是三維立體性。 7.激光全息三維顯示應(yīng)用于地理地形、地質(zhì)勘測和氣象觀察等領(lǐng)域 利用全息技術(shù)，可將不同高度和角度的地形地貌拍攝成多幅全息圖，則再現(xiàn)時，得到三維立體圖像，從而可取得更直觀的觀測效果。 8.激光全息三維顯示應(yīng)用于軍事、醫(yī)學(xué)和財(cái)經(jīng)等領(lǐng)域 利用真彩色顯示在軍事上可進(jìn)行軍事模擬訓(xùn)練和模擬演習(xí)，三維的立體場景將顯著增強(qiáng)現(xiàn)場的真實(shí)感和實(shí)戰(zhàn)氣息。 9.2.7 9.2.7 激光全息三維顯示技術(shù)的展望激光全息三維顯示技術(shù)的展望（1）防偽新技術(shù)中的激光全息顯示。 （2）大面積顯示全息圖和全息顯示一體化產(chǎn)品的研制。 目前的產(chǎn)品存在兩個問題：一是面積太小，

21、作為高檔次藝術(shù)掛圖必需制作大面積全息圖，這對全息記錄材料和圖像制作技術(shù)提出了挑戰(zhàn)；二是全息圖的顯示必須在室內(nèi)裝有白熾燈或激光器并以特定的角度照明，才能顯示出三維立體像的最佳觀賞效果。 （3）干涉計(jì)量用激光全息彩虹相機(jī)的研究。 激光全息干涉計(jì)量在無損探傷、應(yīng)力與應(yīng)變、以及光測力學(xué)等度量研究中有著廣泛的應(yīng)用前景。 （4）激光全息立體顯示屏幕的研究 數(shù)字全息圖的研究，將促進(jìn)“全息”電視或真正意義上的全息電影的問世。 （5）計(jì)算全息三維顯示技術(shù)及其應(yīng)用的研究。 計(jì)算全息首次將計(jì)算機(jī)引入光學(xué)處理領(lǐng)域，具有獨(dú)特的優(yōu)勢和極大的靈活性，尤其是能夠?qū)?fù)雜或虛擬的物體三維、完整地顯示出來，這開拓了全息技術(shù)在信息時

22、代廣泛應(yīng)用的新途徑。 9.3.1 9.3.1 激光存儲的基本原理、分類及特點(diǎn)激光存儲的基本原理、分類及特點(diǎn)1.激光存儲是利用材料的某種性質(zhì)對光敏感。帶有信息的光照射材料時，該性質(zhì)發(fā)生改變，且能夠在材料中記錄這種改變，這就實(shí)現(xiàn)了光信息的存儲。 2.光存儲的分類有很多種，如按數(shù)據(jù)存取方式可分為光打點(diǎn)式存儲和頁面并行存儲；按存儲介質(zhì)的厚度可分為二維存儲和三維存儲；按鑒別存儲數(shù)據(jù)的方式可分為位置選擇存儲和頻率選擇存儲等等。3.特點(diǎn)：（1）數(shù)據(jù)存儲密度高、容量大（2）壽命長（3）非接觸式讀/寫和擦（4）信息位價(jià)格低 9.3.2 9.3.2 激光光盤存儲激光光盤存儲1. 激光光盤存儲的基本原理 （1）光盤

23、存儲包括信息“寫入”和“讀出”兩個過程。圖9-21為一基本的光盤系統(tǒng)圖。 基本的激光光盤系統(tǒng)示意圖 激光光盤記錄斑示意圖（2）光盤是在襯盤上淀積了記錄介質(zhì)及其保護(hù)膜的盤片，在記錄介質(zhì)表面沿螺旋形軌道，以信息斑的形式寫入大量的信息(參見圖9-22)，其記錄軌道的密度達(dá)1000道m(xù)m左右。 9.3.2 9.3.2 激光光盤存儲激光光盤存儲2.激光光盤的類型 (1)只讀存儲(Read only memory)光盤 只讀式存儲光盤的記錄介質(zhì)主要是光刻膠，記錄方式是先將信息刻錄在介質(zhì)上制成母盤，然后進(jìn)行模壓復(fù)制大量子盤。 (2)一次寫入光盤WORM 一次寫人光盤利用聚焦激光在介質(zhì)的光照微區(qū)產(chǎn)生不可逆的物

24、理或化學(xué)變化寫入信息。 (3)可擦重寫光盤 這類光盤顧名思義可多次寫入、讀取信息，但寫入前需先將已有的信息擦去，然后再寫入新的信息，即寫、擦信息是分開的兩個過程。 (4)直接重寫光盤(overwrite) 可擦重寫光盤需要擦、寫兩次動作完成信息的更換，這使光盤數(shù)據(jù)傳輸速率受到限制。 9.3.3 9.3.3 激光體全息光存儲激光體全息光存儲8:008:008:00/9:00與磁存儲技術(shù)和光盤存儲技術(shù)相比，全息存儲有以下特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)： (1)高冗余度(2)存儲容量大(3)數(shù)據(jù)并行傳輸(4)尋址速度快 (5)關(guān)聯(lián)尋址功能 1.體全息存儲的原理 體全息圖光路示意圖如下圖所示，圖右是其再現(xiàn)示意圖。 體全息

25、圖光路示意圖9.3.3 9.3.3 激光體全息光存儲激光體全息光存儲2.全息存儲的應(yīng)用 (1)數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的存儲 (2)超大容量全息存儲器 9.3.4 9.3.4 激光存儲技術(shù)的新進(jìn)展激光存儲技術(shù)的新進(jìn)展8:008:008:00/9:001.電子俘獲存儲技術(shù) 通過低能量激光去俘獲光盤特定斑點(diǎn)處的電子來實(shí)現(xiàn)存儲的，它是一種高度局域化的光電子過程。 2.光學(xué)雙光子雙穩(wěn)態(tài)三維數(shù)字存儲 基于高速響應(yīng)、鎖模脈沖激光器的雙光子吸收產(chǎn)生了光學(xué)雙光子雙穩(wěn)態(tài)三維數(shù)字記錄方法，其基本原理是根據(jù)兩種光子同時作用于原子時，能使介質(zhì)的原子中某一特定能級上的電子激發(fā)至另一穩(wěn)態(tài)，并使其光學(xué)性能發(fā)生變化，所以若使兩個光束從兩個方

26、向聚焦至材料的同一空間點(diǎn)時，便可實(shí)現(xiàn)三維空間的尋址寫入。 3.持續(xù)光譜燒孔技術(shù) 持續(xù)光譜燒孔(PSHB： Persistent Spectral HoleBurning)技術(shù)利用對不同頻率的光吸收率不同來識別不同分子，它有可能使光存儲的記錄密度提高34個數(shù)量級，它屬于四維光存儲。1. 激光掃描器9.4.1 9.4.1 激光掃描激光掃描 低慣量掃描器器是指采用反射鏡偏轉(zhuǎn)光束并具有低轉(zhuǎn)動慣量轉(zhuǎn)子的掃描器，它具有靈活、體積小等優(yōu)點(diǎn)。低慣量掃描器又可以分為檢流計(jì)掃描器和諧振鏡掃描器。采用活動鐵芯結(jié)構(gòu)的、典型檢流計(jì)型掃描器如圖9-28所示，主要由電磁驅(qū)動(包括帶滾球軸承的轉(zhuǎn)子)和位置傳感器兩個主要部分組

27、成。 (1)低慣量掃描器常用的感應(yīng)驅(qū)動線圈諧振鏡掃描器典型結(jié)構(gòu)如圖9-29所示，包括平衡的扭力桿和電感轉(zhuǎn)矩驅(qū)動部分。 圖9-29 感應(yīng)驅(qū)動線圈諧振鏡掃描器結(jié)構(gòu)9.4.1 9.4.1 激光掃描激光掃描9.4.1 9.4.1 激光掃描激光掃描 低慣量掃描器常用于二維平面場掃描，其結(jié)構(gòu)主要有簡單的雙鏡系統(tǒng)、中繼透鏡系統(tǒng)和槳形雙鏡系統(tǒng)等。簡單雙鏡系統(tǒng)的光路圖如右圖所示 中繼透鏡系統(tǒng)的光路圖如下圖所示。9 9.4.1 .4.1 激光掃描激光掃描 (2)全息掃描器 全息掃描器是激光全息掃描系統(tǒng)的關(guān)鍵元件，它主要應(yīng)用了全息技術(shù)的波前變換，以復(fù)雜波前的記錄和再現(xiàn)實(shí)現(xiàn)光束的控制。全息掃描的基本原理如圖933所示

28、，用發(fā)散的細(xì)光束作為再現(xiàn)光，照明全息透鏡的一個小區(qū)域。 2激光掃描器的應(yīng)用實(shí)例 (1)激光照排機(jī) (2)激光縮微機(jī) (3)條形碼掃描器 2. 激光打印機(jī)的基本工作過程及控制系統(tǒng)簡介 (1) 激光掃描系統(tǒng)工作過程 激光掃描系統(tǒng)由光調(diào)制器、掃描器、光偏轉(zhuǎn)器、同步器和高頻驅(qū)動電路等組成 (2) 電子成像工作過程 電子成像是將感光鼓上的二維電子潛像經(jīng)炭粉投影方式顯影，然后轉(zhuǎn)印到打印紙上，再經(jīng)加熱加壓定影，使粉末狀的墨粉微粒熔化滲入紙纖維中，成為永久性的打印輸出。 (3) 機(jī)械系統(tǒng)工作過程 機(jī)械系統(tǒng)最主要的工作是負(fù)責(zé)打印紙?jiān)诩す獯蛴C(jī)中的傳送，此外圖像生成也需要機(jī)械系統(tǒng)的配合。 (4)控制系統(tǒng)簡介 激光打印機(jī)的整體控制系統(tǒng)包括激光掃描系統(tǒng)的控制、電子成像系統(tǒng)的控制、與計(jì)算機(jī)接口的控制、緩存及脫機(jī)自檢等控制。 9 9.4.1 .4.1 激光掃描激光掃描 1. 激光打印機(jī)原理及組成 9.4.2 9.