比较了基于光激发-光抑制(SPIN)和受激辐射损耗(STED)的两种双光束超分辨数据写入技术的机理,为基于STED的超分辨数据写入技术建立了动态物理模型,研究其光致聚合过程中的工作机制,并模拟了基于SPIN和STED的双光束超分辨数据写入技术在记录点尺寸和分辨率方面的差异。结果表明:基于STED的双光束超分辨数据写入技术具有无需抑制剂、原理简单的优势,但其需要第二束辅助光的强度较大且对聚合作用的抑制效率低,在多点写入情况下点的尺寸变大,记录均匀性变差。基于SPIN的双光束超分辨数据写入技术所需能量小,多点记录时引发剂分子消耗将抵消抑制剂分子消耗带来的影响,整体均匀性和稳定性好。因此基于SPIN的双光束超分辨数据写入技术在超高密度存储领域应用前景更好。

提出了一种变阶次多阶游程受限调制编码方案，在满足读出通道伺服控制及信道信噪比要求的同时，获得更好的编码效率，可以根据不同长度游程分阶时的信噪比裕量，设定不同的分阶限制条件：短游程少分阶或者不分阶，长游程多分阶。在最大限度地利用游程长度冗余的同时，降低了多阶游程造成的码间干扰影响。通过理论分析和实验测试，分析了该编码方案的特征性能，给出了该方案应用于DVD结构光盘的效果。实验结果表明，该编码方案的原始字节误码率达到了1×10-5量级，且读出信号具有良好的对称性，满足普通DVD光盘系统读出通道及伺服控制的要求。

利用标量衍射理论和角谱方法，针对超分辨近场结构光盘存储系统建立了简单物理模型，并提出了超分辨近场结构光盘的读出信号仿真计算方法。通过对比实际测试信号与模拟信号，证明了该读出信号计算方法的可行性。此外，针对超分辨掩膜层对不同功率入射激光响应不同的特性，分别分析了单轨道和三轨道记录符在高、低功率两束激光读出下的差分信号。数值模拟发现，与传统读出信号相比，差分读出方法能够减小来自邻道的串扰，而且利用差分读出方法获得的信号质量更高。

为了提高近场固体浸没透镜(SIL)光存储系统的焦深，设计了五区振幅相位杂化的滤波器。设计建立在矢量衍射理论基础上，应用MATLAB优化工具箱优化设计出可以获得最大焦深的滤波器结构参数。设计过程中，限定记录光斑的大小与没有滤波器时的光斑大小相等，而光斑的强度减小一半。所设计的滤波器可以使近场固体浸没透镜光存储系统的焦深提高1.6倍，同时记录光斑的大小随着轴向距离扩展的速度变缓。

为了利用二值空间光调制器实现多灰阶全息存储,将待存储数据页分解成一系列等价二值数据页,并将记录时间分割成与二值数据页对应的一系列递减时间段,每个时间段使用二值空间光调制器加载相应的二值数据页与参考光在存储介质内部干涉记录一系列全息图。从理论上证明了再现所得数据页的灰阶分布与待存储的数据页一致,并从实验上验证了用二值空间光调制器实现四灰阶存储的可行性。多灰阶全息存储提高了每幅数据页的信息量,更加充分地利用了存储介质的动态范围,提高了存储密度与读出数据传输速率。

利用直流磁控溅射法将SiSb薄膜沉积到聚碳酸酯光盘盘基上,利用相变光盘初始化仪分别在400,500,600,700,800和1200 mW的激光功率下将光盘初始化。比较了在不同激光功率下SiSb薄膜在300-800 nm波段的反射率变化情况。研究表明,随着初始化激光功率的提高,SiSb薄膜的反射率和反射率对比度逐渐增加。在400-800 nm波长范围内,SiSb薄膜在1200 mW激光初始化下高达30%-35%的反射率对比度,说明此相变薄膜是一种有前途的新型光存储材料。将沉积态与400,800和1200 mW初始化后的SiSb薄膜进行X射线衍射分析,研究表明,沉积态的SiSb为非晶态,激光初始化后的样品发生了不同程度的晶化,激光功率越高,晶化程度越高,晶化相为Sb的六方晶系菱形中心结构。

波形调制多阶的时钟恢复后的读出信号跟符号序列没有对应关系,部分响应最大似然(PRML)检测不能直接使用。提出了一种基于最小欧氏距离的自适应阶次检测方法,该方法用实际波形与标准波形的欧氏距离作为阶次检测的依据。自适应调整能让设定的标准波形值向实际波形接近。保护机制能防止设定的标准波形严重偏离真实值。实验结果表明,在不调整参数的情况下,该检测方法能对不同批次盘片获得相当的阶次错误率2×10-4以下。该方法对缺陷盘片也有很好的适应性。使用该检测方法的播放系统实现了高清视频的连续稳定播放。

利用全息法可产生复杂拓扑结构的光学涡旋且容易实现对涡旋态的控制,但通常情况下衍射效率较低。以掺铁铌酸锂晶体为存储介质,通过对光学涡旋的体全息存储与再现研究,在晶体几何厚度仅为0.6 mm的情况下获得了26.7%的衍射效率,且再现图像与记录前图像质量相当。根据实验参数,应用Kogelnik耦合波理论进行的计算表明,在同一种晶体和曝光参数情况下,当晶体的几何厚度达到1.23 mm时可获得100%的涡旋光衍射效率。

为提高双光子三维光存储的深层存储信息的读出信号强度和存储容量, 根据Torok的光在多层介质中传播理论, 模拟了折射率失配情况下(介质折射率为1.48,数值孔径为NA=0.65)双光子写入光束在不同存储深度处会聚点的强度分布, 分析得到了会聚点处最大光强平方与存储深度的关系; 根据原子的光吸收基本理论, 分析得到了等曝光量写入光强不变情况下曝光时间随存储深度增加的递增关系; 根据上述结果和利用自制的双光子三维光存储系统在光致变色存储材料中实现了连续八层的信息存储对比实验, 实验结果表明等曝光量时间递增存储方法可有效提高存储容量和深层存储信息的读出信号强度。

提出了一种波形调制的方法,在原有记录符中加入一个短坑或短岸,在读出信号上产生一个可辨识的“扰动”,从而对读出信号波形产生调制。用简化的光刻模型和基于角谱分解的读出模型,对该方法在DVD系统上的坑形和读出信号进行了仿真。仿真结果确定了各个游程可实现的阶次和各个阶次的刻写参量。对典型游程6T和11T进行了实验,读出信号与仿真结果相吻合,并分别得到了小于1×10-4和1×10-5的阶次误码率。实验结果验证了该方案的实际可行性。