激光在其他领域的应用

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光盘信息读取系统的光学结构
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2. 激光全息存储
将全息技术运用在存储上面，理论上可以达到 1000GB（ITB）以上的数据，目前的全息存储 产品已经达到了300GB的容量
全息存储的实现原理
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全息存储的优点:
(1) 可对不同页的并行存取。 (2) 数据库查找和数据挖掘快，因为数据能
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蛋白质存储器的优点:
1）基于蛋白质建立，批量生产的成本很低。 2）可以在很宽的温度范围内工作，温度范围比半 导体存储器大得多的。 3）不同的页可以并行存取。 4）非挥发性，能作为内存和大容量存储器。
蛋白质存储器有待解决的问题：
1）把蛋白质凝聚在一起的聚合胶化体分解的速度比蛋 白质本身还要快。蛋白质能抵抗激光，但是胶化体在一 会儿之后就分解了，这是蛋白质存储器的主要障碍。
LCLV的结构
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LCLV输入/输出响应测量系统
LCLV输入－输出特性 （实现或非运算）
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LCLV实现各种逻辑运算：
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2. 光学互连
光子互连的优越性：
（1）高的传播速度，不受RC参数延迟效应的限制。
（2）光子属于玻色子，不带电荷，因此，光束可以相互 交叉通过而不会相互影响，具有并行处理能力。
探针存储有待解决的问题：
1）状态必须在室温下保持稳定；
2）材料必须有两个明显的状态；
3）器件必须与其他的电子线路集成在一起。
4）工作部件必须在真空或受控的环境中，以减少电子
散失，并且减少数据点之间的热流动。
5）当前的技术速度还非常慢，比现在的硬盘慢 。
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13.1.2 激光计算机
（3）光子互连具有大的空间和时间带宽积，光子载频约 1014Hz，能利用的带宽可达1013Hz，这意味着可能的传输 数据速率比目前电子通信最快的数据速率大三个数量级。
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（1）自由空间光互连
光束不经过特殊传播介质，按自由空间传播的规律 传播，通过光学元件时遵守折射、反射和衍射原理 而进行互连的一种方法。
2） 生物异变会影响蛋白质的光化学性质。
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（2）探针存储
探针存储是基于原子刻度上的操作。它基本上是一 个穿孔卡片系统，但在原子的尺度上，在某个特定 点的原子的特性表示二进位的0或二进位的1。
探针存储的优点:
1）用于便携式装置最理想 ； 2）不工作时没有电力消耗； 3）极小空间内获得极高容量。
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13.1.1 激光存储
1. 光盘存储 CD（Compact Disk）
第一代光盘存储 光源： GaAlAs半导体激光器 波长： 0.78 um 容量： 640ＭＢ
第二代光盘存储 光源： GaAlInP半导体激光器 波长： 0.65 um 容量： 4.7GＢ
第三代光盘存储 光源： GaN半导体激光器
以光子作为主要信息载体，以光学系统作为计算机主 体的一种新型计算机，光子计算机中的光源是激光。
1. 光学逻辑运算 光学双值逻辑器件是数字光计算的最基本器件
or and 0000 0110 1010 1111
光学双值逻辑
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液晶光阀（LCLV）
LCLV是一种光学图像转换器，它接收低强度输入的 空间图像后，通过来自另一光源的读出光将输入图像 转变为输出图像。
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2. 条形码扫描器
条码是由一组按一定编码 规则排列的条、空符号， 用以表示一定的字符、数 字及符号组成的信息。
通用商品条形码结构
条码阅读器是用于读取条码所包含的信息的设备，条码 阅读器的结构通常包括：光源、接收装置、光电转换部 件、译码电路、计算机接口。
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3687型条形码扫描器光学系统
计算全息图作为光学互连的示意图 （2）光纤和集成光波导光互连
光束通过光纤或集成光波导进行传播的互连。
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3. 数字光计算机
数字光电计算机示意图
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Leabharlann Baidu
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13.1.3 激光扫描
1. 激光照排机
激光照排机的原理方框图
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波长： 0.41 um
容量： >10GＢ
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与磁存储技术相比，光存储技术有如下特点：
（1）存储密度高、容量大。 （2）非接触式读/写。 （3）寿命长。 （4）不受电磁场的干扰。 （5）信息位价格低。
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CD光盘的结构 CD光盘信息斑示意图
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基本工作原理：由光源发 出的光线经过光学系统照 射到条码符号上面，被反 射回来的光经过光学系统 成像在光电转换器上，使 之产生电信号，信号经过 电路放大后产生一模拟电 压，它与照射到条码符号 上被反射回来的光成正比， 再经过滤波、整形，形成 与模拟信号对应的方波信 号，经译码器解释为计算 机可以直接接受的数字信 号。
以光的形式比较，而不必取回它。 (3) 没有移动部份，因此有较快的存取速度。 (4) 非挥发性，能作为内、外存储器。
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3．激光存储新技术
（1）蛋白质存储
基于从细菌中抽取的Bacteriorhodopsin。 Bacteriorhodopsin是一个能以多种化学状态存在的 有机分子，每种状态有不同的光吸收率，因此比较容 易检测出分子处于哪一种状态。通过选择两种状态， 一种为二进位的0，另一种为二进位的1，可使用这种 特性作为存储装置。
第13章 激光在其他领域的应用
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13.1 激光在信息领域的应用
激光在信息领域的应用，就是以激光作为信息载体， 将声音、图像、数据等各种信息通过激光传送出去， 通过激光将信息存储在光学存储器里，通过激光将信 息打印或显示出来，等等。
激光在信息领域的应用涉及光通信、光存储、光打印、 光印刷、光显示、光计算等许多重要的领域。
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13.1.4 激光打印机
计算机的输出信号对激光器的输出进行调制，带有字 符和图形信息的激光束在涂有光导材料并均匀带电的 鼓面上扫描，使光照部分电荷消失，未照部分电荷保 留，即是曝光。再经过显影使光照部分吸附墨粉形成 图像。经过定影，转印，在纸上得到清晰的输出。