具体描述
《超高密度超快速光信息存储》一书主要介绍国家重点基础研究“新型超高密度超快速光信息存储与处理的基础研究”项目（项目编号：G199903300）的研究成果，由该项目首席科学家徐端颐教授等36位中国专家、教授编写而成。内容涉及近代光学、光化学、材料科学、信息科学及精密工程等学科领域。全书共8章，主要内容包括：研究背景、课题设置、研究目标和实施技术路线；超高密度体全息存储、多波长多阶光信息存储及其他以增加信息存储空间为基础的新型光信息存储原理、存储容量、响应速度及可靠性的研究；以近场光学为基础的各种超分辨率光存储读写原理、光与介质的相互作用及纳米级界面控制中的物理问题；适用于各种超高密度光信息存储原理的新型记录介质，包括各种新型晶体材料、聚合材料、有机-无机复合材料的分子结构设计、记录参数特性及合成机理；超高速数据存储与处理过程中，数据的多通道并行传输机理、数据结构格式、速度匹配数学模型及数据校验纠错算法；超大容量存储系统集成中，高速运动伺服机构微动力学、纳米尺度精密测量、二元光学多功能器件、微光机电混合集成、虚拟镜像光盘、高速数据内部交换接口设计及容量可扩展至PB量级的超大容量信息存储系统集成原理与技术。
《超高密度超高速光信息存储》 本书并非一本关于实际存储介质或设备制造的指南，也并非对现有光盘技术（如CD、DVD、Blu-ray）的简单复述。它更侧重于对“超高密度”与“超高速”这两个概念在光信息存储领域深度探索的可能性，以及由此衍生的前沿理论、潜在的技术路径和未来发展趋势。 核心探讨方向： 1. 理论基础的突破： 光学衍射极限的超越： 传统的衍射光学原理限制了光存储的密度。本书将深入探讨非衍射光束（如贝塞尔光束、自聚焦光束）的特性及其在突破衍射极限方面的潜力。我们将审视如何利用这些特殊光束的“无衍射”传播特性，实现更小的聚焦光斑，从而在存储介质上记录更精细的信息单元。 多维信息编码策略： 如何在现有二维平面上实现更高密度的数据存储？本书将研究维度扩展的可能性，例如利用光的偏振、相位、波长（光谱存储）、甚至量子态（如量子点、NV色心）来承载信息。我们将剖析如何设计高效的多维编码与解码算法，最大化单位存储空间的信息量。 非线性光学效应的应用： 某些材料在强光照射下会展现出非线性光学效应，例如二次谐波产生、三次谐波产生、光致折变等。本书将分析如何利用这些效应来控制光信号的聚焦、调制和读写，从而实现更紧凑的数据比特记录和更快速的并行读写。 量子信息理论在存储中的启示： 尽管直接实现量子存储仍有挑战，但量子纠缠、量子叠加等概念为信息编码和并行处理提供了全新的视角。本书将探讨量子信息理论如何启发经典光存储设计，例如如何设计更高效的纠错码，或者如何通过类似量子叠加的原理实现更快的访问速度。 2. 潜在技术路径的展望： 纳米光子学与表面等离激元存储： 纳米尺度的光学结构（如光子晶体、金属纳米粒子）能够引导和局域化光场，突破衍射极限。本书将重点研究如何利用表面等离激元（Surface Plasmon Polaritons, SPPs）在金属-介质界面传播的特性，实现亚波长光斑的聚焦和信息存储。我们将探讨纳米天线、光子晶体波导等结构在提高存储密度和读写速度方面的作用。 光镊与光操纵存储： 光镊技术能够精确地操纵微小粒子，并可能用于在三维空间内“定位”和“激活”存储单元。本书将探讨如何将光镊原理与新型存储材料（如光响应聚合物、存储在特定位置的纳米结构）结合，实现高密度、高精度的三维数据存储。 飞秒/阿秒激光脉冲的瞬态存储： 超短激光脉冲的极高峰值功率和短时特性，能够引起材料瞬时的光学或物理变化。本书将研究如何利用飞秒或阿秒激光脉冲的能量集聚效应，在极短时间内改变存储介质的局部光学性质，从而实现高速信息写入。同时，也将探讨如何通过探测这些瞬态变化来实现高速读取。 全息存储的超高密度化： 全息存储理论上可以实现体存储，但目前面临如何提高存储效率和降低干扰的挑战。本书将深入分析改进全息记录材料、优化记录与回放算法、以及利用体全息记录技术实现更高存储密度的可能性。 3. 未来发展方向的构想： 从比特到“体积比特”： 传统存储以点为单位，未来是否可以实现体积信息单元的存储？本书将探讨如何将光场本身携带的信息（如光场的三维振幅和相位分布）直接编码到存储介质中，实现“体积比特”的概念。 人造原子与光存储： 人造原子（如量子比特、超导量子比特）在信息处理领域展现出巨大潜力。本书将设想如何将这些量子单元与光相互作用，实现基于量子效应的超高密度、超高速信息存储，以及如何通过光信号进行读取和控制。 智能响应型存储介质： 探索能够对光信号的频率、强度、偏振等参数产生复杂、可逆响应的新型材料。例如，能够根据输入光信号的光谱信息改变其光学性质的材料，从而实现更精细、更高效的数据编码。 生物启发式存储： 从生物体（如DNA）高效存储信息的方式中汲取灵感，探索将光学信息编码到仿生结构或分子中的可能性。 本书并非一个操作手册，而是一场思想的旅程，旨在激发读者对光信息存储领域前沿理论和未来可能性的深度思考。它适合对物理光学、纳米科学、信息科学和前沿技术感兴趣的科研人员、工程师以及有志于推动信息存储技术发展的探索者。
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