[go: up one dir, main page]

RU2710387C1 - Information recording method in quartz glass - Google Patents

Information recording method in quartz glass Download PDF

Info

Publication number
RU2710387C1
RU2710387C1 RU2019115510A RU2019115510A RU2710387C1 RU 2710387 C1 RU2710387 C1 RU 2710387C1 RU 2019115510 A RU2019115510 A RU 2019115510A RU 2019115510 A RU2019115510 A RU 2019115510A RU 2710387 C1 RU2710387 C1 RU 2710387C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
quartz glass
recording
laser beam
laser
information
Prior art date
Application number
RU2019115510A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Пётр Георгиевич Казанский
Иван Сергеевич Глебов
Алексей Сергеевич Липатьев
Сергей Сергеевич Федотов
Сергей Викторович Лотарев
Владимир Николаевич Сигаев
Original Assignee
Российская Федерация, от имени которой выступает ФОНД ПЕРСПЕКТИВНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Российская Федерация, от имени которой выступает ФОНД ПЕРСПЕКТИВНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ filed Critical Российская Федерация, от имени которой выступает ФОНД ПЕРСПЕКТИВНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ
Priority to RU2019115510A priority Critical patent/RU2710387C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2710387C1 publication Critical patent/RU2710387C1/en

Links

Images

Classifications

    • GPHYSICS
    • G11INFORMATION STORAGE
    • G11BINFORMATION STORAGE BASED ON RELATIVE MOVEMENT BETWEEN RECORD CARRIER AND TRANSDUCER
    • G11B7/00Recording or reproducing by optical means, e.g. recording using a thermal beam of optical radiation by modifying optical properties or the physical structure, reproducing using an optical beam at lower power by sensing optical properties; Record carriers therefor
    • G11B7/004Recording, reproducing or erasing methods; Read, write or erase circuits therefor
    • G11B7/0045Recording
    • GPHYSICS
    • G11INFORMATION STORAGE
    • G11BINFORMATION STORAGE BASED ON RELATIVE MOVEMENT BETWEEN RECORD CARRIER AND TRANSDUCER
    • G11B7/00Recording or reproducing by optical means, e.g. recording using a thermal beam of optical radiation by modifying optical properties or the physical structure, reproducing using an optical beam at lower power by sensing optical properties; Record carriers therefor
    • G11B7/12Heads, e.g. forming of the optical beam spot or modulation of the optical beam
    • G11B7/125Optical beam sources therefor, e.g. laser control circuitry specially adapted for optical storage devices; Modulators, e.g. means for controlling the size or intensity of optical spots or optical traces
    • G11B7/126Circuits, methods or arrangements for laser control or stabilisation
    • G11B7/1267Power calibration

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Optical Recording Or Reproduction (AREA)
  • Optical Record Carriers And Manufacture Thereof (AREA)

Abstract

FIELD: optics.SUBSTANCE: invention relates to optical material science, particularly to a method of recording information on a carrier from quartz glass under laser radiation. Recording is carried out by directing polarization-dependent birefringence by modifying quartz glass with a focused laser beam, wherein laser operates in infrared range, emitting femtosecond pulses. Pulse energy is in range of 20–30 nJ, wherein a lens with a numerical aperture of 0.45–0.9 is used.EFFECT: invention increases information writing speed in quartz glass.4 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к области оптического материаловедения, в частности, к способу записи информации на носитель из кварцевого стекла под действием лазерного излучения. Полученный результат может быть использован для создания устройств долговечной пятимерной оптической памяти на кварцевом стекле со сверхплотной емкостью хранения информации и повышенной термической стабильностью.The invention relates to the field of optical material science, in particular, to a method for recording information on a silica glass carrier under the influence of laser radiation. The result can be used to create devices with long-lasting five-dimensional optical memory on quartz glass with an ultra-dense information storage capacity and increased thermal stability.

Суть процесса записи информации на оптический носитель с помощью лазерного пучка можно представить как создание контраста между облученной областью и исходной средой - питов, в которых кодируются данные. При этом создаваемый контраст, который впоследствии является источником сигнала при считывании информации, в критической степени зависит от условий лазерного модифицирования.The essence of the process of recording information on an optical medium using a laser beam can be represented as creating contrast between the irradiated region and the initial medium — pits in which data is encoded. In this case, the created contrast, which subsequently is the source of the signal when reading information, critically depends on the conditions of laser modification.

Известен способ записи информации на аморфной халькогенидной пленке, в основе которого лежат фотоструктурные превращения при облучении с энергией, большей, чем ширина запрещенной зоны материала [RU 2298839]. Облучение производилось ртутной лампой или N2-лазером. Данный способ отличается низкой скоростью записи питов: процесс окисления, приводящий к образованию химических связей М-О (M=Ge, Ga) и просветлению пленки, протекает в течение более 10 мин. Плотность хранения данных в носителе такого типа ограничена двумя измерениями. Кроме того, термическая стабильность халькогенидов существенно более низкая по сравнению с оксидными стеклами.A known method of recording information on an amorphous chalcogenide film, which is based on photostructural transformations upon irradiation with an energy greater than the band gap of the material [RU 2298839]. Irradiation was carried out with a mercury lamp or an N 2 laser. This method is characterized by a low pit recording rate: the oxidation process, leading to the formation of chemical bonds M-O (M = Ge, Ga) and film clearing, takes more than 10 minutes. The storage density of this type of medium is limited to two dimensions. In addition, the thermal stability of chalcogenides is significantly lower compared to oxide glasses.

Известен способ записи информации в фоточувствительном стекле, легированном ионами серебра [RU 2543670], с помощью фемтосекундного лазерного пучка с длиной волны в ближнем ИК диапазоне 0,8-1,1 мкм. Способ заключается в том, что при локальном воздействии фемтосекундных лазерных импульсов с длительностью 200 фс, энергией 1,67-10 мкДж и частотой следования 300 кГц на стекло, происходит восстановление ионов Ag+ за счет многофотонного поглощения и фотоионизации, что увеличивает интенсивность люминесценции облученной области. Хотя плотность хранения данных в приведенном способе более высокая по сравнению с предыдущим примером за счет использования третьей координаты, она ограничена возможностью записи 1 бит информации в одном пите. Недостатками данного способа является также низкая термическая стабильность (ниже 400°С) оптического носителя по сравнению с кварцевым стеклом.A known method of recording information in a photosensitive glass doped with silver ions [RU 2543670], using a femtosecond laser beam with a wavelength in the near infrared range of 0.8-1.1 μm. The method consists in the fact that under local exposure to femtosecond laser pulses with a duration of 200 fs, an energy of 1.67-10 μJ and a repetition rate of 300 kHz on glass, Ag + ions are reduced due to multiphoton absorption and photoionization, which increases the luminescence intensity of the irradiated region. Although the data storage density in the above method is higher compared to the previous example due to the use of the third coordinate, it is limited by the ability to write 1 bit of information in one pit. The disadvantages of this method is also the low thermal stability (below 400 ° C) of the optical carrier compared to quartz glass.

Известен способ трехмерной записи информации в объеме стекол и кристаллов, содержащих в своем составе редкоземельные ионы, под действием импульсного лазерного излучения [US 6728154]. Для этого предлагается локально изменять валентное состояние редкоземельных ионов с помощью сфокусированного лазерного пучка и детектировать люминесценцию пита. Пиковая плотность мощности лазерного излучения должна находиться в диапазоне 108-1017 Вт/см2 и быть достаточной для изменения валентного состояния редкоземельных ионов. При этом пропускание области носителя данных, используемой для записи в трех измерениях, на длине волны записывающего лазера должно быть не ниже 30%. Поскольку в данном патенте для кодирования информации используется только два состояния люминесцирующих ионов (необлученные и облученные), недостатком предложенного способа является ограничение плотности записи информации одним битом в одной пространственной точке записи (пите).A known method of three-dimensional recording information in the volume of glasses and crystals containing rare earth ions under the action of pulsed laser radiation [US 6728154]. To this end, it is proposed to locally change the valence state of rare-earth ions using a focused laser beam and to detect pit luminescence. The peak power density of the laser radiation should be in the range of 108-1017 W / cm2 and be sufficient to change the valence state of rare-earth ions. At the same time, the transmission of the data carrier region used for recording in three dimensions at the wavelength of the recording laser should not be less than 30%. Since this patent uses only two states of luminescent ions (non-irradiated and irradiated) for coding information, the disadvantage of the proposed method is the limitation of the recording density of information by one bit in one spatial recording point (pita).

Известен способ трехмерной записи информации лазерным пучком за счет контраста показателя преломления [Shiozawa, Manabu, et al. Simultaneous multi-bit recording in fused silica for permanent storage // Japanese Journal of Applied Physics - 52.9S2 (2013). 09LA01]. Для записи использовался титан-сапфировый лазер, генерирующий на длине волны 800 нм импульсы энергии в диапазоне 150-1400 нДж и длительностью 120 фс с частотой следования 1 кГц. Фокусировка в объем стекла осуществлялась с помощью объектива с числовой апертурой 0,7, и производилась запись 26 слоев с расстоянием 50 мкм между ними. Слои включали в себя точки, отличающиеся по яркости при наблюдении под микроскопом; их минимальная глубина составляла 25 мкм при коррекции аберраций. При этом показана термическая стабильность оптического носителя с записанной информацией при 1000°С в течение 2 часов. Основными недостатками способа является ограничение плотности записи информации одним битом в одной пространственной точке записи (пите), а также использование для считывания данных отраженного от пита света, что для обеспечения уверенного считывания точки требует уровня отражения не ниже некоторого порога. При многослойной записи данных на этом принципе слои, расположенные на пути лазерного пучка к считываемому слою, отражают часть данных, что приводит к постепенному ослаблению пучка и, в конечном итоге, ограничивает либо количество слоев, которые можно считывать с приемлемым соотношением «сигнал-шум», либо плотность записи питов в слое уровнем, выше которого потери проходящего пучка на отражение становятся неприемлемыми при считывании требуемого количества слоев.A known method of three-dimensional recording of information by a laser beam due to the contrast of the refractive index [Shiozawa, Manabu, et al. Simultaneous multi-bit recording in fused silica for permanent storage // Japanese Journal of Applied Physics - 52.9S2 (2013). 09LA01]. For recording, a titanium-sapphire laser was used, which generates energy pulses at a wavelength of 800 nm in the range of 150-1400 nJ and a duration of 120 fs with a repetition rate of 1 kHz. Focusing into the glass volume was carried out using a lens with a numerical aperture of 0.7, and 26 layers were recorded with a distance of 50 μm between them. The layers included points that differ in brightness when observed under a microscope; their minimum depth was 25 μm when correcting aberrations. The thermal stability of the optical medium with the recorded information at 1000 ° C for 2 hours is shown. The main disadvantages of this method are the limitation of the recording density of information by one bit in one spatial recording point (pita), as well as the use of light reflected from the pita for reading data, which requires a reflection level of at least a certain threshold to ensure reliable reading of the point. In multilayer data recording on this principle, the layers located on the path of the laser beam to the read layer reflect part of the data, which leads to a gradual weakening of the beam and, ultimately, limits either the number of layers that can be read with an acceptable signal-to-noise ratio or the recording density of the pits in the layer at a level above which the reflection loss of the transmitted beam becomes unacceptable when reading the required number of layers.

Наиболее близкой к сути изобретения является работа, где описан способ пятимерной записи информации фемтосекундным лазерным пучком за счет поляризационно-зависимого двулучепреломления, величина которого зависит от условий облучения [Zhang, Jingyu, et al. "Seemingly unlimited lifetime data storage in nanostructured glass." Physical review letters 112.3 (2014): 033901.], принимаемая за прототип. Считывание данных проводилось путем анализа прошедшего света. При прохождении через облученную двулучепреломляющую область луч света разделяется на два взаимно ортогонально-поляризованных луча - обыкновенный и необыкновенный, между которыми возникает фазовый сдвиг, выражаемый в нм. Величина фазового сдвига определяется формулой:Closest to the essence of the invention is the work that describes a five-dimensional recording method of information by a femtosecond laser beam due to polarization-dependent birefringence, the magnitude of which depends on the irradiation conditions [Zhang, Jingyu, et al. "Seemingly unlimited lifetime data storage in nanostructured glass." Physical review letters 112.3 (2014): 033901.], taken as a prototype. Data was read by analyzing transmitted light. When passing through the irradiated birefringent region, the light beam is divided into two mutually orthogonal-polarized beams - the ordinary and the extraordinary, between which a phase shift occurs, expressed in nm. The magnitude of the phase shift is determined by the formula:

Figure 00000001
Figure 00000001

где no и ne - показатели преломления для обыкновенного и необыкновенного луча соответственно, Δ - глубина двулучепреломляющей области в нм.where n o and n e are the refractive indices for the ordinary and extraordinary ray, respectively, Δ is the depth of the birefringent region in nm.

Сформированная лазерным пучком анизотропная область имеет «медленную» ось, т.е. направление, вдоль которого показатель преломления для необыкновенного луча максимален. Ранее в предыдущих работах [Shimotsuma, Yasuhiko, et al. "Self-organized nanogratings in glass irradiated by ultrashort light pulses." Physical review letters 91.24 (2003): 247405, Beresna, Martynas, et al. "Exciton mediated self-organization in glass driven by ultrashort light pulses." Applied Physics Letters 101.5 (2012): 053120.] авторами прототипа было установлено, что ориентация «медленной» оси пита перпендикулярна плоскости поляризации пучка лазера. Фазовый сдвиг пита возрастает при увеличении количества или энергии лазерных импульсов. Таким образом, кодирование информации возможно не только в трех пространственных измерениях, но и в нескольких направлениях «медленной» оси и уровнях фазового сдвига, что позволяет закодировать в одной пространственной точке более одного бита информации (т.е., реализуется принцип многоуровневой памяти). Это позволяет увеличить плотность записи информации на оптический носитель пропорционально числу бит, записанных в одной точке. Для записи питов применялась фемтосекундная лазерная система на кристалле калий-гадолиниевого вольфрамата, допированного иттербием. Лазерные импульсы длиной волны 1030 нм, длительностью 280 фс с частотой следования 200 кГц фокусировались в пятно размером меньше 1 мкм с помощью водно-иммерсионного объектива с числовой апертурой 1,2. Питы записывались на глубине 130-170 мкм через каждые 3,7 мкм послойно с расстоянием между слоями 20 мкм. Была показана запись трех слоев информации и продемонстрировано считывание с них. Авторами прототипа отмечено, что одним из критических параметров, лимитирующих скорость записи в предложенном им способе, является энергия импульса лазерного излучения. Для ускорения записи в прототипе пучок лазера с исходной энергией импульсов 6,3 мкДж разбивался с помощью пространственного модулятора света на максимум 100 лазерных пучков, т.е. минимальная энергия импульса для формирования пита составляла 63 нДж. Скорость записи при таких условиях составляла 6,3 КБ/с. Механизм образования анизотропной структуры под действием фемтосекундного лазерного пучка до настоящего времени находится под вопросом [Beresna, Martynas, et al. "Exciton mediated self-organization in glass driven by ultrashort light pulses." Applied Physics Letters 101.5 (2012): 053120.]. Поэтому для ускорения процесса записи информации с помощью двулучепреломляющих питов требуется экспериментальная оптимизация параметров лазерного излучения. Только определенные параметры лазерного пучка приводят к достижению кварцевым стеклом температурно-вязкостных характеристик, при которых формируются области с анизотропией.The anisotropic region formed by the laser beam has a “slow” axis, i.e. the direction along which the refractive index for the extraordinary ray is maximum. Earlier in previous papers [Shimotsuma, Yasuhiko, et al. "Self-organized nanogratings in glass irradiated by ultrashort light pulses." Physical review letters 91.24 (2003): 247405, Beresna, Martynas, et al. "Exciton mediated self-organization in glass driven by ultrashort light pulses." Applied Physics Letters 101.5 (2012): 053120.] the authors of the prototype found that the orientation of the "slow" axis of the pit is perpendicular to the plane of polarization of the laser beam. The phase shift of the pit increases with increasing number or energy of laser pulses. Thus, coding of information is possible not only in three spatial dimensions, but also in several directions of the “slow” axis and phase shift levels, which allows you to encode more than one bit of information in one spatial point (that is, the principle of multi-level memory is implemented). This allows you to increase the density of recording information on an optical medium in proportion to the number of bits recorded at one point. To record pits, a femtosecond laser system based on a potassium gadolinium tungstate doped with ytterbium was used. Laser pulses with a wavelength of 1030 nm, a duration of 280 fs, and a repetition rate of 200 kHz were focused into a spot smaller than 1 μm in size using a water-immersion objective with a numerical aperture of 1.2. Pits were recorded at a depth of 130-170 microns every 3.7 microns in layers with a layer spacing of 20 microns. A record of three layers of information was shown and reading from them was demonstrated. The prototype authors noted that one of the critical parameters that limit the recording speed in the proposed method is the laser pulse energy. To accelerate the recording in the prototype, a laser beam with an initial pulse energy of 6.3 μJ was split using a spatial light modulator into a maximum of 100 laser beams, i.e. the minimum pulse energy for pit formation was 63 nJ. The write speed under these conditions was 6.3 KB / s. The mechanism of the formation of an anisotropic structure under the action of a femtosecond laser beam is still in question [Beresna, Martynas, et al. "Exciton mediated self-organization in glass driven by ultrashort light pulses." Applied Physics Letters 101.5 (2012): 053120.]. Therefore, to accelerate the process of recording information using birefringent pits, experimental optimization of the parameters of laser radiation is required. Only certain parameters of the laser beam lead to the achievement of temperature-viscosity characteristics by quartz glass, at which regions with anisotropy are formed.

Задачей, на решение которой направлено данное изобретение состоит в увеличении до трех раз скорости записи информации на оптический носитель из кварцевого стекла.The problem to which this invention is directed is to increase up to three times the speed of recording information on an optical medium made of quartz glass.

Технический результат, достижение которого обеспечивается при осуществлении настоящего изобретения согласно формуле, заключается в повышении скорости записи информации.The technical result, which is achieved by the implementation of the present invention according to the formula, is to increase the speed of recording information.

Поставленная задача решается таким способом записи информации в кварцевом стекле, при котором микрообласти с поляризационно-зависимым двулучепреломлением формируются путем модифицирования кварцевого стекла пучком лазера, излучающего на длине волны ближнего ИК диапазона фемтосекундные импульсы энергией от 20 до 30 нДж, причем лазерный луч фокусируется с помощью объектива с числовой апертурой от 0,45 до 0,9, обеспечивающей большую по сравнению с прототипом глубину фокуса. Таким образом, заявленное снижение энергии импульса лазерного излучения позволяет достигать трехкратного повышения скорости записи информации (до 18,9 КБ/с) на оптический носитель. В свою очередь, понижение числовой апертуры используемого объектива обеспечивает квадратичное увеличение глубины двулучепреломляющей области, а, следовательно, значение фазового сдвига пита и его уверенное считывание. При этом исходный лазерный пучек может быть разделен на 100-300 пучков.The problem is solved in this way of recording information in quartz glass, in which microregions with polarization-dependent birefringence are formed by modifying quartz glass with a laser beam emitting femtosecond pulses with an energy of 20 to 30 nJ at a wavelength of the near-IR range, and the laser beam is focused using a lens with a numerical aperture from 0.45 to 0.9, which provides a greater depth of focus compared to the prototype. Thus, the claimed decrease in the energy of the laser pulse allows you to achieve a three-fold increase in the speed of recording information (up to 18.9 KB / s) on an optical medium. In turn, lowering the numerical aperture of the used lens provides a quadratic increase in the depth of the birefringent region, and, consequently, the value of the phase shift of the pit and its reliable reading. In this case, the initial laser beam can be divided into 100-300 beams.

Для создания питов в объеме полированного с двух сторон оптического носителя из кварцевого стекла применялась установка, в которой излучение ближнего ИК диапазона длиной волны 1030 нм с фемтосекундного регенеративного усилителя ослабляется до требуемого значения энергии импульса с помощью оптического аттенюатора, состоящего из вращающейся полуволновой пластины и призмы Глана, проходит еще одну полуволновую пластину, угол поворота которой определяет ориентацию линейной поляризации лазерного пучка, через систему зеркал попадает на объектив с числовой апертурой в диапазоне от 0,45 до 0,9, и фокусируется в объеме стекла. Величина энергии импульса лазерного излучения измерялась после оптического аттенюатора. Оптический носитель располагался на моторизованном трехкоординатном столе с точностью перемещения 0,2 мкм. Минимальная глубина фокусировки лазерного пучка составляла 20 мкм во избежание возможности образования трещин. При лазерном воздействии на кварцевое стекло образовывались питы - локальные области диаметром около 1,5 мкм, обладающие локальным поляризационно-зависимым двулучепреломлением. Для регистрации величины двулучепреломления (фазового сдвига) и ориентации «медленной» оси облученных областей может применяться, например, система Abrio Microbirefringence [US 7372567] на базе оптического поляризационного микроскопа Olympus ВХ51. При облучении стекла на большой глубине нужно принимать во внимание возникающие сферические аберрации, которые оказывают влияние на величину фазового сдвига питов. Проблема сферических аберраций может быть решена, в частности, применением пространственного модулятора света.To create pits in the volume of a quartz glass optical carrier polished on both sides, a setup was used in which the near-infrared radiation of a wavelength of 1030 nm from a femtosecond regenerative amplifier is attenuated to the desired pulse energy using an optical attenuator consisting of a rotating half-wave plate and a Glan prism passes another half-wave plate, the angle of rotation of which determines the orientation of the linear polarization of the laser beam, through a system of mirrors falls on A lens with a numerical aperture in the range from 0.45 to 0.9, and focuses in the volume of the glass. The magnitude of the laser pulse energy was measured after the optical attenuator. The optical medium was located on a motorized three-coordinate table with an accuracy of 0.2 microns. The minimum focusing depth of the laser beam was 20 μm to avoid the possibility of cracking. Under laser irradiation on quartz glass, pits were formed - local regions with a diameter of about 1.5 μm, which have local polarization-dependent birefringence. To register the birefringence (phase shift) and the orientation of the “slow” axis of the irradiated regions, for example, the Abrio Microbirefringence system [US 7372567] based on an Olympus BX51 optical polarizing microscope can be used. When irradiating glass at great depths, it is necessary to take into account the arising spherical aberrations, which affect the magnitude of the phase shift of the pits. The problem of spherical aberrations can be solved, in particular, by using a spatial light modulator.

Рассмотрим частные примеры осуществления настоящего изобретения, отметив при этом, что настоящее изобретение не ограничивается описанными далее примерами.Consider particular embodiments of the present invention, while noting that the present invention is not limited to the examples described below.

Пример 1.Example 1

Кварцевое стекло облучают сфокусированными объективом с числовой апертурой 0,55 на глубине 30 мкм в пятно диаметром 1,5 мкм фемтосекундными лазерными импульсами с длиной волны 1,03 мкм, длительностью импульсов 300 фс, частотой повторения импульсов 200 кГц и средней мощностью 0,004-0,012 Вт (энергия импульса 20-30 нДж). Число импульсов варьируется от 4 до 16384 импульса на пит. В результате облучения получены массивы питов с ориентацией «медленной» оси 0° и 90° относительно первоначального направления поляризации лазерного излучения, фазовым сдвигом в диапазоне 7-38 нм (Фиг. 1). На записанную информацию не влияет термообработка при 600°С в течение 2 ч. Снижение энергии импульсов до 20 нДж в приведенном примере обеспечивает возможность разбивки лазерного пучка на 300 пучков и увеличения скорости записи до 18,9 КБ/с.Quartz glass is irradiated with a focused lens with a numerical aperture of 0.55 at a depth of 30 μm into a spot with a diameter of 1.5 μm by femtosecond laser pulses with a wavelength of 1.03 μm, a pulse duration of 300 fs, a pulse repetition rate of 200 kHz and an average power of 0.004-0.012 W (pulse energy 20-30 nJ). The number of pulses varies from 4 to 16384 pulses per pit. As a result of irradiation, arrays of pits were obtained with the orientation of the “slow” axis 0 ° and 90 ° relative to the initial direction of polarization of the laser radiation, with a phase shift in the range of 7-38 nm (Fig. 1). The recorded information is not affected by heat treatment at 600 ° C for 2 hours. Reducing the pulse energy to 20 nJ in the above example makes it possible to split the laser beam into 300 beams and increase the recording speed to 18.9 KB / s.

Пример 2.Example 2

Под воздействием сфокусированных с помощью объектива (числовая апертура 0,9) фемтосекундных импульсов на длине волны 1,03 мкм длительности 600 фс в интервале энергий 20-30 нДж при частоте следования импульсов 200 кГц в объеме кварцевого стекла сформирован массив питов на глубине 80 мкм. Питы различаются уровнем фазового сдвига в интервалах 10-30 с шагом 5 нм (Фиг. 2) и имеют ориентацию «медленной» оси 90° относительно плоскости поляризации лазерного излучения. Снижение энергии импульсов до 20 нДж в приведенном примере обеспечивает возможность разбивки лазерного пучка на 300 пучков и увеличения скорость записи до 18,9 КБ/с.Under the influence of femtosecond pulses focused with a lens (numerical aperture 0.9) at a wavelength of 1.03 μm for a duration of 600 fs in the energy range of 20-30 nJ at a pulse repetition rate of 200 kHz, an array of pits was formed in a quartz glass at a depth of 80 μm. Pits differ in the level of phase shift in the intervals of 10-30 with a step of 5 nm (Fig. 2) and have the orientation of the "slow" axis 90 ° relative to the plane of polarization of the laser radiation. The decrease in the pulse energy to 20 nJ in the above example makes it possible to split the laser beam into 300 beams and increase the write speed to 18.9 KB / s.

Таким образом, подтверждается возможность осуществления настоящего изобретения согласно формуле с достижением заявленного результата.Thus, the possibility of implementing the present invention according to the formula with the achievement of the claimed result is confirmed.

Claims (4)

1. Способ записи информации в кварцевом стекле за счет наведения поляризационно-зависимого двулучепреломления путем модифицирования кварцевого стекла сфокусированным пучком лазера, который излучает на длине волны ближнего ИК-диапазона фемтосекундные импульсы, отличающийся тем, что энергия импульсов находится в диапазоне 20-30 нДж.1. The method of recording information in quartz glass by pointing polarization-dependent birefringence by modifying the quartz glass with a focused laser beam that emits femtosecond pulses at a near infrared wavelength, characterized in that the pulse energy is in the range of 20-30 nJ. 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что используется объектив с числовой апертурой в диапазоне 0,45-0,9.2. The method according to p. 1, characterized in that a lens with a numerical aperture in the range of 0.45-0.9 is used. 3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что снижение энергии импульсов производится разбиением лазерного пучка на 100-300 пучков.3. The method according to p. 1, characterized in that the reduction in pulse energy is performed by dividing the laser beam into 100-300 beams. 4. Способ по п. 1, отличающийся тем, что снижение энергии импульсов производят с помощью оптического аттенюатора.4. The method according to p. 1, characterized in that the reduction in the energy of the pulses is performed using an optical attenuator.
RU2019115510A 2019-05-21 2019-05-21 Information recording method in quartz glass RU2710387C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2019115510A RU2710387C1 (en) 2019-05-21 2019-05-21 Information recording method in quartz glass

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2019115510A RU2710387C1 (en) 2019-05-21 2019-05-21 Information recording method in quartz glass

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2710387C1 true RU2710387C1 (en) 2019-12-26

Family

ID=69022970

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2019115510A RU2710387C1 (en) 2019-05-21 2019-05-21 Information recording method in quartz glass

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2710387C1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2783108C1 (en) * 2021-12-17 2022-11-09 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Российский химико-технологический университет имени Д.И. Менделеева" (РХТУ им. Д.И. Менделеева) Method for laser modification of glass for recording information
CN118412028A (en) * 2024-06-28 2024-07-30 上海桁壹高科技有限公司 Method and system for storing data in glass by utilizing laser

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6897433B2 (en) * 2000-05-18 2005-05-24 Japan Science And Technology Corporation Method for rewriting data in three-dimensional optical memory device fabricated in glass by ultra-short light pulse
US20060219676A1 (en) * 2005-03-25 2006-10-05 National Research Council Of Canada Fabrication of long range periodic nanostructures in transparent or semitransparent dielectrics

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6897433B2 (en) * 2000-05-18 2005-05-24 Japan Science And Technology Corporation Method for rewriting data in three-dimensional optical memory device fabricated in glass by ultra-short light pulse
US20060219676A1 (en) * 2005-03-25 2006-10-05 National Research Council Of Canada Fabrication of long range periodic nanostructures in transparent or semitransparent dielectrics

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Shingo, Kanehira et al. "Periodic Nanovoid Structures via Femtosecond Laser Irradiation". Nano Lett. 2005, 5, 8, 1591-1595. *

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2783108C1 (en) * 2021-12-17 2022-11-09 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Российский химико-технологический университет имени Д.И. Менделеева" (РХТУ им. Д.И. Менделеева) Method for laser modification of glass for recording information
CN118412028A (en) * 2024-06-28 2024-07-30 上海桁壹高科技有限公司 Method and system for storing data in glass by utilizing laser

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Wang et al. 100‐Layer error‐free 5D optical data storage by ultrafast laser nanostructuring in glass
US6867408B1 (en) Erasable/rewritable optical data storage with photorefractive polymers
Hong et al. Femtosecond laser application for high capacity optical data storage
CN109637557B (en) Six-dimensional high-density information storage method
Lei et al. Efficient ultrafast laser writing with elliptical polarization
KR100535195B1 (en) Method for rewriting data in three-dimensional optical memory device fabricated in glass by ultra-short light pulse
TW200419178A (en) Optical switch
RU2710387C1 (en) Information recording method in quartz glass
JP2009087522A (en) Optical recording method and reproducing method having existence of development in sensitization means as recording principle
Shiono et al. Two-photon absorption recording in photochromic diarylethenes using laser diode for three-dimensional optical memory
JPH08220688A (en) Three-dimensional optical memory glass element and its recording method
CN111462780A (en) Nano-photoetching-based fluorescent dark state optical disk information reading and writing method and device
RU2710389C1 (en) Information recording method in nanoporous quartzic glass
CN111540384A (en) Optical storage method and system for introducing fluorescent signal into anisotropic structure
CN111508533B (en) Nano photoetching-based optical disk and physical storage medium structure and writing and reading method thereof
US6728154B2 (en) Three-dimensional optical memory medium and process for producing same
CN111508534B (en) Polarization balance measurement and reading method and device based on nanolithography optical disc
RU2713044C1 (en) Optical information carrier based on oxide glasses
CN1155948C (en) Method for recording, erasing and reading imformation of near-field dual-photon storage
RU2783108C1 (en) Method for laser modification of glass for recording information
JP2004530246A (en) Non-erasable optical data storage device
JP2004535036A (en) Multilayer composite liquid crystal optical memory system with information recording and reading means
Hamad et al. Study of the Effect of Silver Nanoparticles on the Holographic Grating Formed in Zinc-Tellurite Glasses
Bellec et al. 3D optical data storage using third-harmonic generation in silver zinc phosphate glass
US11929586B2 (en) Method of pulsed laser irradiation with reduced thermal damage

Legal Events

Date Code Title Description
QB4A Licence on use of patent

Free format text: LICENCE FORMERLY AGREED ON 20210310

Effective date: 20210310