探索光信息科学与技术及其应用

摘要：随着光信息技术研究工作的不断发展，光信息科学与技术理论上的各项突破也带动了实际应用价值的提升。因此，对其的研究工作既具有理论价值又具有实际应用价值。本文重点探索光信息科学与技术中的一些关键技术及其应用。

关键词：光信息科学与技术；物理学；关键技术

中图分类号：B82-057文献标识码： A 文章编号：

近年来，随着信息技术的快速发展，人们的工作与生活都逐渐的进入了信息化。而这一发展变化依赖的就是信息技术当中的一些单元技术的重大技术突破。例如：激光技术、光纤技术以及人工智能技术等等，这些构成了信息技术快速发展的重要支撑。光技术在通信领域的大量应用，使得这个时代迎来了信息技术的第二次革命。

一、光信息科学与光信息技术

随着光学的广泛应用与发展，作为信息科学与技术的重要组成部分，光信息科学与技术显现出越来越高的应用价值。信息科学不同于研究物质或者能量的其他科学，其研究对象是信息，正是因为这一个特殊的研究对象，使其成为独立的研究学科。

二、光纤通信技术

二十世纪七十年代以来，光纤通信技术已近逐渐步入了实际应用阶段，并取得了重大成果。相对于传统的通信材料，光纤具有传输损耗低、频带宽等优点，这使其在大容量的长途通信系统中应用十分广泛，并一跃成为长途电话传输的关键部件。但是，由于光器件的制作技术尚未完全成熟，以前应用的系统多为强度调制一直接检波 (IM―DD) 方式，这种技术简单，容易出现，但通信速率较低、容量较小，光纤传媒的巨大频带宽度远没有得到开发和利用，属于光纤通信的初级阶段。随着经济的发展，社会对通信需求越来越人，也由于科技水平的不断提高，光纤通信正朝着大容量、远距离、全光化和超小型方向迅速发展，新技术不断涌现。例如，在引入光纤促使用户充分体验到高速数据传输所带来的尽善尽美的服务，整个电信网将进入全光纤化：光波复用、副载波复用可大幅度提高通信容量；相干光通信、

超长波长光纤通信和光孤子通信的实现超长 xF 禽的通情：光纤放人器将使得光纤传输系统的全光化与小型化。这将大大改变通情网的现状、为宽带综合业务数字网 (B―ISDN) 的实现提供有力的保证。

三、新型光信息存储技术

信息存储量随着信息技术的快速发展，已经成指数增长，并且，对其存储量提升的研究工作已经成为当前的研究重点。目前，主流的三种存储技术(磁存储、半导体存储和光存储)中,光存储具有存储密度大、信息保存时间长、生产成本低、潜力巨大等特点,因此被视为最有发展前途的存储方法。传统的光存储技术虽然已经成熟,但受波长衍射极限和物镜数值孔径的限制,存储容量和存储密度已经接近极限。 随着与光存储相关的几门学科(光学技术、微电子技术、材料科学、细微加工技术、计算机与自动控制技术)的发展,目前出现了很多新兴的光存储技术,如：体全息存储、光谱烧孔存储、双光子吸收三维存储、散斑复用光存储、波导多层光存储、荧光多层光存储、固体浸没透镜近场存储、超分辨率近场结构存储、探针型近场光存储、光学双稳态、多阶光存储、多波长光存储、光波混频的相位共轭光存储、光折变存储、光致变色光存储、电子俘获光存储等。然而，由于光的衍射现象．造成光不可能聚焦在一个体积小于 1012cm3 左右的材料上，因此，目前的光存储系统存在一个大小约为 108bit/cm2 的存储密度上，于此相对应，1bit所占据的空间含有 106-107倍。为实现分子存储，除了要求稳定性之外，还要求具备选择或识别每个分子的方法，持续光谱烧孔技术正是利用光活性分子所处的周围环境的不同而引起对应能量的差别来识别不同分子的。持续光谱烧孔PSBH 应用于光信息存储，可以是光的频率成为存储维，将传统的二维光信息存储发展成为三维光信息存储。

四、全息信息存储技术

拥有巨大的信息存储容量优势的光盘存储系统与磁盘等设备一样，都需要光学头相对记录介质进行一定的机械运动，这样一来，就对记录信息为的密度增强产生了严重的制约，其只能控制在机械条件的精度范围之内，而且，存取时间也受到颇多限制，大概在毫秒范围之内。在现今的计算机中，将毫秒机械系统和高速度电子线路进行组合是非常不合适的兼顾模式，其中的很多功效无法全面的发挥出来。而如果将这一情况进行改变的话，目前能力范围内，需要付出相当大的代价。因此，必须找到既可以节约存取时间，又可以大幅度降低信息为价格，并且，大量提升存储量的一类设备。光全息存储为这一问题的解决提供了令人满意的答案。二十世纪六十年代，激光全息术的突破与发展，使得大幅度提升存储设备的存储密度成为可能。全息存储系统能够有效的缩短存取时间以及改善存储系统，并在价位上占据一定的优势，其相对于同价位的传统存储设备性能更好，存储量更大。全息信息存储的大容量是利用傅里叶变换全息图，制作直径为 1mm 的小全息图，排成列阵，或者像唱片那样排列在旋转的圆盘上。另外，全息信息存储同时还具备再现快以及高可靠性等优势，尤其其记录方式是分布式，一旦全息图受到一定的损伤，亦不会影响设备的正常工作，对系统中信息位、字或页的快速问址，则可通过在时间上比任何机械系统更短的激光束无关性电子控制来完成。

五、总结

随着光信息科学与技术的研究工作逐渐开展，相关的信息通信应用领域也得到了极大的促进与发展。作为信息联系的重要工具，信息的传输则显得尤为重要。当今社会，社会信息的传输量以及速度显著提升，这也为信息通信技术改革提出了更高要求。本文重点探索光信息科学与技术中的一些关键技术及其应用。由于作者的能力有限，文中的不足之处，敬请指正。

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