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第3章 激光技术与应用(3)

全息照片与普通照片不同,要看到被摄物体的像,必须用一束波长同拍摄时一样的激光束沿相同方向照明全息照片,还原物光波的振幅和相位信息,重现物光波,这就是全息照片的显示过程,如图8所示。

因为,在全息干板上的每一个位置都能同时记录到来自物体的信息,正如用两只眼睛所看到的远处目标的外貌,也可以用一只眼睛看到同样的外貌,所以只要从全息底片上取出一部分,就包含了物体某一角度的完整信息,即使全息照片变成碎片,仍能观察到物体的立体图,只是视角略有不同,分辨率变差了而已。

全息照相技术仍然在发展之中,如目前的全息照片拍摄仍只能在全息防振平台上进行,照片越大,激光束的功率越大,人们还无法制成一架全息照相机或全息摄像机,对大自然进行直接拍摄,随着研究的不断深入,我们相信全息技术会更加完备和方便。

全息照相的特点

全息照相与普通照相相比有以下独到的特点。

①它再现出来的像是跟原来物体一模一样逼真的立体像,跟直接观察实物感觉完全一样。

②把全息照片分成若干小块,每一小块都可以完整地再现原来物体的像,所以全息照片即使有缺损,也不会使像失真。

③在同一张感光片上可以重叠记录许多像,这些像能够互不干扰地单独显示出来。

④全息照片很易复制。

⑤全息照片不像普通光学照片那样是逼真而直观的形象,而是密密麻麻的明暗条纹,需要复杂的激光再现系统才能观察到三维像。

激光全息的妙用

用激光产生的高质量全息图的技术在很多领域得到广泛的应用,主要的应用如下。

①可用于研究三维物体的微小变化。复杂物体内部的缺陷和压力,识别指纹等。

②全息技术与训算机作图相结合,可以制作某项艺术品或工程计划的三维图,看到作品的全貌,便于对方案进行修正。

③生物学家和医生用激光全息技术首次记录了活细胞的三维图及其微结构。还可用于眼科和牙科的临床检测。

④由于全息照相再现物体的立体感很强,如果连续摄像,再现时即可看到活动的立体景象,这就是立体电影和立体电视。

⑤全息显微术扩大了普通光学显微镜的使用范围,不仅为普通显微镜提供了一个三维像,还加大了显微镜的景象。

⑥由于全息图难于伪造,因而被附加在信用卡中以加强保密功能。

⑦借助全息技术实现大容量高密度信息存储的效果更是惊人。一张10cm×15cm的全息卡片上就可以记录30兆比特的计算机信息。另外,整块固体介质材料对信息进行分层存储,使信息存储的密度和容量达到令人难以想像的程度。有报道称,根据理论推算,世界上最大的图书馆之一的美国国会图书馆的全部资料,竟可全部存储在一块糖果大小的全息记录固体介质之中。

总之,随着科学技术的日益发展,我们完全有理由相信,您具有一张自己的全息相片的日子不会再遥远。

(五)从磁盘到光盘

磁记录概述

所谓磁记录是利用铁磁性材料具有的记忆其磁化历史的特点,在被称作磁记录介质的铁磁性材料上,对应要记录的信息,记录下不同的残留磁化强度。我们常用的磁盘和磁带就是以磁记录数据为目的的存储介质。

从1888年美国人第一次设想利用不同强度的微小永磁体进行声音录音,到1889年丹麦人Poulsen发明的钢丝式磁录音机的,标志着磁记录的诞生。经过100多年来的发展,现在无论在记录密度、容量、可靠性还是在信号的保真性等方面都已达到相当高的水平,并且其性能的改善仍在进行中。

根据记录信息的形态区分,可分为数字式磁记录和模拟式磁记录。

模拟式磁记录是将声音振动的大小、图像的明暗等原样地转变为磁化的强弱,记录在记录介质表面上的一种磁记录方式。

数字式记录是通过二进制代码的数字脉冲信号进行记录的方式,这种信号只有两个变化状态,主要采用“1”和“0”两种数值的信号。这种数值信号在光记录中也有广泛应用。

模拟记录在音质、画面质量方面以及在波形失真、噪声等方面都存在一些问题,因此记录正逐渐向数字方向发展。在高密度、大容量化的发展潮流中,音频、视频等领域电正在向数字信号记录的方向发展。

1.磁带

磁带是在PET(聚对苯二甲酸乙二酯)等薄膜上沉积磁性层并构成复合材料膜层结构。涂布型磁带、环形磁头、交流偏置法的发明是磁记录技术达到实用水平的标志。由于磁性层在带基上的附着技术的发展,磁带逐渐从涂布型记录层方式向薄膜记录层方向进展,得到更高的记录密度和再生力。

2.磁盘

磁盘由在圆盘状盘基表而附着磁记录介质层构成。常用磁盘分硬盘(hard disk)和软盘(flexibility disk)两大类。硬盘结构一般是在厚度为1~2mm的A1-Mg等铝合金盘基上附着磁记录层,而软盘结构一般是在PET盘基上附着磁记录层。

磁盘的发展也与磁带类似,由涂布型介质磁盘的改良到金属薄膜介质磁盘的开发利用,现正向垂直磁化膜式介质的方向发展。磁盘薄膜介质的制作方法多采用电镀法和溅射法。

3.磁卡

磁卡由于方便信息的存储、读出、使用安全、快捷,保密性好,已逐渐与我们的日常生活密不可分。磁卡包括银行卡、信用卡以及电话、乘车、入场券等用的预售卡等。目前采用的磁记录介质主要是涂布型γ-铁氧体、Co/γ-铁氧体、Ba铁氧体等。从磁卡的种类看,分数字式记录和模拟式记录两大类。

光存储技术

光存储技术是从20世纪70年代才开始发展的一种新型的记录、存储信息的技术。在30多年的发展中,伴随着新材料技术的发展,以及随着计算机、高科技对高密度存储元件的需求,而获得迅速发展。现在,光盘记录在当代信息社会中伴演着越来越重要的角色。

光存储技术已成为光学、光电子学和计算机技术领域中十分重要的组成部分,它的成果——激光存储(光盘)不仅满足了国防、科技、金融等领域对海量信息存储的需求,而且已经进入千家万户,既用于存储音乐、图像,又广泛用于做计算机的外存储器,成为普通家庭娱乐设备中的元件之一。

1.光盘的分类

关于光盘,我们经常听到各种各样的名称,如CD,CDR,DVD,MO,MD等,但从基本功能看,商品化的数字光盘可分三类:

(1)只读式存储器简称CD—ROM(read only memory compaetdisk);是指那些已存入用户所需要的信息的光盘,例如供用户查阅的百科全书,各种手册,证券交易的记录,供用户娱乐用的声频盘、视频盘等。

(2)一次写入式存储器简称CI>;R(R是recordable的缩写);CD-R是供用户把需要存档的信息如专利、空间、航天等海量信息写入的存储器。写入后,不能擦除,也不能重写。

(3)可擦除重写存储器简称CD-RW(RW是rewritable的缩写)。

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