基于近场光学的数据储存

摘 要：数据储存器自信息化时代以来成为不可或缺的一项重要的机器设备配置，数据储存空间大、费用低、体积小的数据储存器的技术研究成为应时代要求的一项重点研究，今后信息数据的主要问题就在于数据储存，只有储存空间的不断扩大，才能适应当今信息领域快速膨胀的趋势。传统的磁储存技术在增加磁信息的存储空间时，需要降低存储数据信息的磁性颗粒的物理几何特性，当超过几何极限时，会影响存储数据的不变性。光储存技术的进展经过长期努力研究带来了诸多重要成果，在今后很可能超越并替代磁储存技术。本文将详细叙述基于近场光学和表面等離子结构的储存技术。

关键词：数据储存；近场光学；表面等离子体

近场光学在高密度数据储存中有着重要的应用，其优点在于可储存数据空间密度大、效率高。近场光学所拥有的超分辨特性是信息存储中一项不可或缺的重要特性，是信息储存技术与日俱进的重要基石和关键所在，牵引着许多新型近场光储存技术的涌现。光储存技术的概念是指介质在激光的作用下，引起其物理和化学性质的变化，这种改变被转化成对应的存储信息，最终被读出的过程。其优点在于可高速记录、低信息衰减性、非接触读写、高密度储存容量、灵活性高、多重储存等。根据近场光学的特点，拥有超分辨率的光学储存系统的读写光斑大大的低于衍射极限，这样不仅可以具有高速的数据读写能力还能获得高密度的数据容量。表面等离子体是基于近场光电子学的重要研究对象，其磁场强度在其表面处达到最大，沿着垂直的方向磁场强度呈指数递减衰弱，当受到光子照射或高速电子的影响时所呈现的现象。表面等离子体所产生的特性在数据储存中也有广泛引用，本文将结合进场光学和表面等离子体的知识对热辅助磁记录、基于AFM原理的数据储存、基于表面等离子透镜的数据储存系统、基于金属纳米棒的数据储存、激光全息记录技术等新方法进行原理和应用的详尽的阐述。

诸多基于近场光学和表面等离子体结构的数据储存技术的出现让数据存储呈现了一种新型趋势，并且光储存技术在高密度数据存储中有着举足轻重的地位，也是提高存储密度的关键所在。这种由高频率激光为读写介质的数据存储比传统的磁储存技术成本低、灵活性高，在工艺制作上也与传统的磁储存不相上下。我们有理由相信光储存技术已经成为数据市场成熟的主流技术。本文通过简介热辅助磁记录技术、基于AFM原理的数据储存技术、基于表面等离子体透镜的录入技术、基于金属纳米棒的记录技术、激光全息记录技术来介绍现代基本的基于近场光学和表面等离子体的数据储存技术，但描述的内容较为浅显，是一篇对光储存技术的综述。

热辅助磁记录采用的是纳米级的细光束激光，这项技术的原理主要是通过激光加热使磁盘表面的性质发生变化而达到存储信息的目的。其中加热原理的叠加技术相比以往的传统磁记录技术克服了超顺磁的障碍，因此对于加热磁盘材料的选择也更加苛刻，要求其能在光照下产生明显的磁效应，而在正常情况下又维持其稳定性。对于加热磁头来说也是工艺上的一个难点，不仅仅要集成激光源和探针，还要保证读写过程中激光照射的正确位置。这项技术仍然存在着需要改善的问题，但仍有令人期待的高存储密度容量。

基于原子力显微镜的数据存储能精准的对数据进行剖析和读写，能精准的控制录入头与录入元件之间的空隙。目前基于这项原理而制造的“千足虫”是该领域的热点，是一款芯片存储硬盘。这项技术通过加热探针在有机材料上存储信息，其中微悬臂的集成技术是该技术的难点所在，但也是未来高储存小芯片的主流技术和热点所在。

基于表面等离子体透镜的录入系统是一项基于理论十分扎实的应用，在该技术中涉及了后项波介质、近场倏失波、时间反演技术等的概念。基于表面等离子体透镜结构的光学系统是指等离子体透镜阵列与光刻胶表面介质之间近场距离移动的一种系统，这项光学系统的设计优点在于高速转盘能提高读写效率，实现高速录入、成本不高。

基于金属钠米棒的记录方式是一项基于光谱编码原理的技术，这项通过对光谱编码的新型概念很好的解决了当今信息化时代数据膨胀所面临的挑战和困难，并且有望将现今的储存量提高一大数级。而金属纳米粒子所具有的特殊性质例如电子云振荡、二光子吸收、受温度变化变性等让这一项数据存储技术成为可能并且有极好的前景。

激光全息存储技术是一种经典的光储存技术，它利用了对应的摄影技术来进行信息的复刻和储存，这项技术的优势在于能很好的保证数据的稳定性、存储的效率高、记录空间大，是一种覆盖介质内部存储的技术，相比同一介质的不同存储技术，极大的增加了存储容量。

参考文献

[1] Koji Matsumoto，Akihiro Inomata，Shin-ya Hasegawa.Thermally assisted magnetic recording. FUJITSU Sci. Tech. J.，42，1，2006：158-167.

[2] P. Vettiger，M. Despont，U. Drechsler，et al.The “Millipede”- More than one thousand tips for future AFM data storage.IBM J.RES.DEVELOP. 2000，44，3：323-340.

作者简介：徐成（1998-），女，汉族，湖南武冈，大学本科，中央民族大学，研究方向电子通信工程，北京海淀区，100081。