CN113939872B - 一种光学系统及光学方法 - Google Patents
一种光学系统及光学方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN113939872B CN113939872B CN202080037808.0A CN202080037808A CN113939872B CN 113939872 B CN113939872 B CN 113939872B CN 202080037808 A CN202080037808 A CN 202080037808A CN 113939872 B CN113939872 B CN 113939872B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- light
- molecule
- window
- controllable
- region
- Prior art date
- Legal status (The legal status 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 status listed.)
- Active
Links
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 title claims abstract description 75
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 29
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 31
- 239000007787 solid Substances 0.000 claims abstract description 22
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 claims description 35
- 230000031700 light absorption Effects 0.000 claims description 21
- 238000002835 absorbance Methods 0.000 claims description 19
- 239000002243 precursor Substances 0.000 claims description 12
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 claims description 7
- 238000003491 array Methods 0.000 claims description 6
- 238000005286 illumination Methods 0.000 claims description 6
- 230000001678 irradiating effect Effects 0.000 claims description 5
- DMLAVOWQYNRWNQ-UHFFFAOYSA-N azobenzene Chemical compound C1=CC=CC=C1N=NC1=CC=CC=C1 DMLAVOWQYNRWNQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 230000000903 blocking effect Effects 0.000 claims description 4
- 150000001988 diarylethenes Chemical class 0.000 claims description 4
- 229910003471 inorganic composite material Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 229910010272 inorganic material Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 239000011147 inorganic material Substances 0.000 claims description 4
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 claims description 4
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 abstract description 10
- 230000007704 transition Effects 0.000 abstract 1
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 27
- 239000002356 single layer Substances 0.000 description 15
- 230000005284 excitation Effects 0.000 description 9
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 7
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 4
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 230000000149 penetrating effect Effects 0.000 description 3
- 230000001795 light effect Effects 0.000 description 2
- 230000007774 longterm Effects 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 239000002105 nanoparticle Substances 0.000 description 2
- 238000000399 optical microscopy Methods 0.000 description 2
- 238000006116 polymerization reaction Methods 0.000 description 2
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 2
- 230000001629 suppression Effects 0.000 description 2
- FHQKLIHFKVAEEP-UHFFFAOYSA-N 3,3,4,4,5,5-hexafluorocyclopentene Chemical compound FC1(F)C=CC(F)(F)C1(F)F FHQKLIHFKVAEEP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- FAGMWEAQKANHEK-OCOZRVBESA-N C1(=CC=CC=C1)N(C1=CC=CC=C1)C=1C(=C(C=CC1)C1=CC=CC=C1)\C=C\C1=CC=CC=C1 Chemical group C1(=CC=CC=C1)N(C1=CC=CC=C1)C=1C(=C(C=CC1)C1=CC=CC=C1)\C=C\C1=CC=CC=C1 FAGMWEAQKANHEK-OCOZRVBESA-N 0.000 description 1
- 230000003213 activating effect Effects 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 230000009977 dual effect Effects 0.000 description 1
- 239000004615 ingredient Substances 0.000 description 1
- 230000002401 inhibitory effect Effects 0.000 description 1
- 230000005764 inhibitory process Effects 0.000 description 1
- 239000003999 initiator Substances 0.000 description 1
- 238000001459 lithography Methods 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 229920002120 photoresistant polymer Polymers 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G11—INFORMATION STORAGE
- G11B—INFORMATION STORAGE BASED ON RELATIVE MOVEMENT BETWEEN RECORD CARRIER AND TRANSDUCER
- G11B7/00—Recording 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
- G11B7/24—Record carriers characterised by shape, structure or physical properties, or by the selection of the material
- G11B7/2403—Layers; Shape, structure or physical properties thereof
- G11B7/24035—Recording layers
-
- G—PHYSICS
- G11—INFORMATION STORAGE
- G11B—INFORMATION STORAGE BASED ON RELATIVE MOVEMENT BETWEEN RECORD CARRIER AND TRANSDUCER
- G11B7/00—Recording 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
- G11B7/004—Recording, reproducing or erasing methods; Read, write or erase circuits therefor
- G11B7/0055—Erasing
-
- G—PHYSICS
- G11—INFORMATION STORAGE
- G11B—INFORMATION STORAGE BASED ON RELATIVE MOVEMENT BETWEEN RECORD CARRIER AND TRANSDUCER
- G11B7/00—Recording 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
- G11B7/24—Record carriers characterised by shape, structure or physical properties, or by the selection of the material
- G11B7/241—Record carriers characterised by shape, structure or physical properties, or by the selection of the material characterised by the selection of the material
Landscapes
- Optical Recording Or Reproduction (AREA)
- Optical Record Carriers And Manufacture Thereof (AREA)
- Non-Silver Salt Photosensitive Materials And Non-Silver Salt Photography (AREA)
Abstract
本发明提供一种光学系统及光学方法，其中，光学系统包括光源和介质。所述光源包括第一光和第二光，所述第一光为空心光，所述第二光为实心光。所述介质包括窗口，所述窗口的材料中包括光吸收可控互变分子，所述光吸收可控互变分子在第一构型分子和第二构型分子之间转换。本发明采用双光束超分辨光学原理，结合窗口实现超分辨高密度技术，解决现有双光束技术对光敏感部的材料要求较高的问题。
Description
技术领域
本发明属于光学技术领域，特别是涉及一种光学系统及光学方法。
背景技术
光在能源、电子、通信、医疗保健等方面有着广泛的应用，尤其是在信息读写、半导体制造、信息传输、光学显微等领域，需要光在目标物上产生作用的区域尽可能小。由于光的衍射极限，光在目标物上产生作用的区域尺寸无法突破衍射极限的限制，因此，光学技术的发展受到了极大阻碍。
现有技术中，有一种新的双光束超分辨技术，其利用激发光束在目标物上引发光聚合，一束焦点具有中空形状的抑制光束对激发光束与抑制光束重叠区域内的聚合反应进行抑制，使聚合反应限制在中空部分的焦点中心，来达到缩小目标物上光作用区域的尺寸的目的，突破了单一光束衍射极限的限制。
但现有双光束超分辨技术中，因其需要两束光均与物质相互作用，传统用于单光束加工的光刻胶、引发剂等材料已无法满足双光束超分辨光刻技术的要求，需要寻找对双光束均起作用的且能实现光作用功能的替代材料，材料要求高，且难度较大。
发明内容
鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种光学系统及光学方法，用于解决现有双光束超分辨技术中对材料要求高的问题。
为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供如下示例：
1.本发明提供的示例1：一种窗口，包括高分子固态膜层，所述高分子固态膜层包括光吸收可控互变分子，所述光吸收可控互变分子在第一构型分子和第二构型分子之间转换；所述第一构型分子的第一光的吸收率低于其第二光的吸收率，所述第二构型分子的第二光的吸收率低于其第一光的吸收率；所述第一构型分子在吸收所述第二光但不吸收所述第一光时，所述第一构型分子转换为所述第二构型分子，所述第二构型分子在吸收所述第一光但不吸收第二光时，所述第二构型分子转换为所述第一构型分子。
2.本发明提供的示例2：包括上述示例1，其中，所述第一构型分子在同时吸收所述第一光和所述第二光的光子能量时，仍为所述第一构型分子；所述第二构型分子在同时吸收所述第一光和所述第二光的光子能量时，转换为所述第一构型分子。
3.本发明提供的示例3：包括上述示例1或2，其中，所述光吸收可控互变分子包括二芳基乙烯类分子及衍生分子、螺吡喃类分子及衍生分子、螺噁嗪类分子及衍生分子、偶氮苯类分子及衍生分子或俘精酸酐类分子及衍生分子。
4.本发明提供的示例4：一种介质，包括窗口和光敏感部，所述窗口的材料中包括光吸收可控互变分子，所述光吸收可控互变分子在第一构型分子和第二构型分子之间转换；所述第一构型分子的第一光的吸收率低于其第二光的吸收率，所述第二构型分子的第二光的吸收率低于其第一光的吸收率；所述第一构型分子在吸收所述第二光但不吸收所述第一光时，所述第一构型分子转换为所述第二构型分子，所述第二构型分子在吸收所述第一光但不吸收第二光时，所述第二构型分子转换为所述第一构型分子。
5.本发明提供的示例5：包括上述示例4，其中，所述第一构型分子在同时吸收所述第一光和所述第二光的光子能量时，仍为所述第一构型分子；所述第二构型分子在同时吸收所述第一光和所述第二光的光子能量时，转换为所述第一构型分子。
6.本发明提供的示例6：包括上述示例4或5，所述光吸收可控互变分子包括二芳基乙烯类分子及衍生分子、螺吡喃类分子及衍生分子、螺噁嗪类分子及衍生分子、偶氮苯类分子及衍生分子或俘精酸酐类分子及衍生分子。
7.本发明提供的示例7：包括上述示例4至6中的任一项，其中，所述窗口包括高分子固态膜层，所述高分子固态膜层包括光吸收可控互变分子。
8.本发明提供的示例8：包括上述示例4至7中的任一项，其中，所述光敏感部的材料中包括光敏感记录成分。
9.本发明提供的示例9：包括上述示例4至8中的任一项，其中，所述光敏感记录成分包括分子开关可控荧光分子、光致产酸剂及荧光前体分子、具有双光子吸收特性的分子开关可控荧光分子，具有双光子吸收特性的光致产酸分子及荧光前体，具有双光子吸收特性的无机荧光材料及荧光前体，具有双光子吸收特性的有机无机复合材料或具有双光子吸收特性且聚合物具备荧光特性的无机材料。
10.本发明提供的示例10：包括上述示例4至9中的任一项，其中，所述光敏感部包括高分子固态膜层，所述高分子固态膜层包括光敏感记录成分。
11.本发明提供的示例11：一种光存储介质，包括上述示例4至10中任一项所述的介质，所述光存储介质包括单层单侧读取介质结构、单层双侧读取介质结构、单层双点双侧读取介质结构、多层单侧读取介质结构、多层双侧读取介质结构或多层双点双侧读取介质结构。
12.本发明提供的示例12：一种光学系统，包括：
光源和介质；
所述光源包括第一光和第二光，所述介质包括上述示例1至3中任一项的窗口或上述示例4至10中任一项的介质或上述示例11的光存储介质。
13.本发明提供的示例13：包括上述示例12，其中，所述第一光为空心光，所述第二光为实心光。
14.本发明提供的示例14：包括上述示例12或13，其中，所述第一光与所述第二光同轴。
15.本发明提供的示例15：包括上述示例12至14中的任一项，其中，所述第一光采用单束空心光或多束空心光阵列，所述第一光的单一空心光的中央空心区域为纳米尺度，纳米尺度的可选范围为0～10nm、10～20nm、20～30nm、30～40nm、40～50nm、50～60nm、60～70nm、70～80nm、80～90nm、90～100nm、100～110nm、110～120nm、120～130nm、130～140nm、140～150nm、150～160nm、160～170nm、170～180nm、180～190nm或190～200nm。
16.本发明提供的示例16：包括上述示例12至15中的任一项，其中，所述第二光采用单束实心高斯光束或多束可各自独立控制开关的高斯光束阵列，所述第二光的单一光束均与第一光相应空心光的中央空心中心同轴，第二光的单一光束照射范围不超越所述第一光的单一光束的照射区域。
17.本发明提供的示例17：一种光学方法，包括：
利用第一光照射包括光吸收可控互变分子的窗口，形成第一光区；
利用第二光照射所述窗口，形成第二光区；其中，所述第一光区和所述第二光区部分重合；
其中，在所述第一光区内，包括第一光区和第二光区重合部分，所述光吸收可控互变分子为第一构型分子；在所述第二光区的非重合部分，所述光吸收可控互变分子从第一构型分子转换为所述第二构型分子；所述第一构型分子的第一光的吸收率低于其第二光的吸收率，所述第二构型分子的第二光的吸收率低于其第一光的吸收率。
18.本发明提供的示例18：包括上述示例17，其中，第二光区非重合部分小于第二光的衍射极限。
19.本发明提供的示例19：包括上述示例17或18，其中，所述第一光区的中心区域为空心区域，第一光区的四周区域为用于抑制光作用的照射区域；所述第二光区为用于光作用的照射区域。
20.本发明提供的示例20：包括上述示例17至19中的任一项，其中，所述第一光为空心光，所述第二光为实心光。
21.本发明提供的示例21：包括上述示例17至20中的任一项，其中，所述第一光与所述第二光同轴。
22.本发明提供的示例22：包括上述示例20或21中的任一项，其中，所述第一光采用单束空心光或多束空心光阵列，所述第一光的单一空心光的中央空心区域为纳米尺度，纳米尺度的可选范围为0～10nm、10～20nm、20～30nm、30～40nm、40～50nm、50～60nm、60～70nm、70～80nm、80～90nm、90～100nm、100～110nm、110～120nm、120～130nm、130～140nm、140～150nm、150～160nm、160～170nm、170～180nm、180～190nm或190～200nm。
23.本发明提供的示例23：包括上述示例20至22中的任一项，其中，所述第二光采用单束实心高斯光束或多束可各自独立控制开关的高斯光束阵列，所述第二光的单一光束均与第一光相应空心光的中央空心中心同轴，第二光的单一光束照射区域不超越所述第一光的单一光束的照射区域。
24.本发明提供的示例24：一种光存储方法，包括上述示例17至23中任一项的光学方法，其中：
所述第一光和第二光作用于光存储介质的窗口，对所述窗口中的光吸收可控互变分子产生作用；所述第一光区的照射区域下的光吸收可控互变分子处于吸收所述第二光的光子能量的吸收状态，形成阻挡所述第二光的关窗状态，使所述第二光不能使光敏感部发生变化；
所述第一光区的中央空心区域形成不吸收所述第二光的开窗状态，所述第二光作用于所述光敏感部，激活所述光敏感部中的光敏感记录成分；激活后的光敏感记录成分吸收所述第二光的光子能量后，产生光记录信息点。
25.本发明提供的示例25：包括上述示例24，其中，所述光存储方法还包括：
利用第一光的照射，在所述第一光区的照射区域内抑制第二构型分子产生，所述第一光区的中央空心区域无抑制作用；
利用第二光的照射，在窗口中的第一构型分子持续吸收与第一光区的重合部分内第二光，抑制第二光穿透窗口，在第一光区的中央空心区域，第二光将窗口中的第一构型分子转换为第二构型分子后，透过窗口作用于下层的光敏感部。
26.本发明提供的示例26：包括上述示例24，其中，所述光存储方法还包括：
利用第一光的照射，在所述第一光区的照射区域内窗口中第二构型分子持续吸收第一光后，转换为第一构型分子，所述第一光区的中央空心区域窗口仍为第二构型分子；
利用第二光的照射，在窗口中的第一构型分子持续吸收与第一光区的重合部分内第二光，抑制第二光穿透窗口，在第一光区的中央空心区域，第二光透过窗口作用于下层光敏感部。
如上所述，本发明提供的光学系统及光学方法，具有至少以下有益效果之一：
第一，本发明对光敏感部的材料要求低于现有技术，无需找到长期稳定、具有高双光子吸收截面的分子开关材料，将所需性质复杂的材料分成两种简单的材料，选择范围大幅提升；
第二，本发明采用双光束超分辨光学原理，结合窗口实现超分辨技术，提出了一种新的双光束超分辨实现方法；
第三，当本发明用于光存储时，能实现长期稳定的光存储，光敏感部材料更加稳定；
第四，当本发明用于光存储时，能实现多层信息写入与读取，并获得良好的信噪比。
附图说明
图1A显示为本发明单层单侧读取介质的结构示意图。
图1B显示为本发明单层双侧读取介质的结构示意图。
图1C显示为本发明单层双点双侧读取介质的结构示意图。
图1D显示为本发明多层单侧读取介质的结构示意图。
图1E显示为本发明多层双侧读取介质的结构示意图。
图1F显示为本发明多层双点双侧读取介质的结构示意图。
图2显示为本发明的光学系统的结构示意图。
图3显示为本发明的第一光和第二光的结构示意图。
其中，介质1，窗口11，光敏感部12，第一光源21，第一光211，第二光源22，第二光221，第一光区31，第二光区32，写入光10，读取光20。
具体实施方式
以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。
需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，遂图式中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。
实施例1
本实施例提供一种窗口11。
其中，窗口11的材料中包括光吸收可控互变分子，光吸收可控互变分子可以在第一构型分子和第二构型分子之间转换。第一构型分子的第一光的吸收率低于其第二光的吸收率，第二构型分子的第二光的吸收率低于其第一光的吸收率。第一构型分子在吸收第二光但不吸收第一光时，第一构型分子可以转换为第二构型分子，第二构型分子在吸收第一光但不吸收第二光时，第二构型分子可以转换为第一构型分子。
具体地，光吸收可控互变分子包括第一构型分子和第二构型分子。第一构型分子不吸收第一光且吸收第二光，第二构型分子不吸收第二光且吸收第一光。第一构型分子在吸收第二光的光子能量后，转换为第二构型分子，第二构型分子在吸收第一光的光子能量后，转换为第一构型分子。
第一构型分子在同时吸收第一光和第二光的光子能量时，仍为第一构型分子，一直处于可吸收第二光的光子能量的状态。第二构型分子在同时吸收第一光和第二光的光子能量时，转换为第一构型分子，一直处于可吸收第二光的光子能量的状态。
窗口11可以是高分子固态膜层，高分子固态膜层包括光吸收可控互变分子。光吸收可控互变分子的类型包括二芳基乙烯类分子及衍生分子、螺吡喃类分子及衍生分子、螺噁嗪类分子及衍生分子、偶氮苯类分子及衍生分子或俘精酸酐类分子及衍生分子等。
实施例2
如图1A所示，本实施例提供一种介质，包括：窗口11和光敏感部12。
其中，窗口11可以是实施例一中的窗口11，但窗口11的形状不限于高分子固态膜层。光敏感部12的材料中包括光敏感记录成分。光敏感记录成分仅对第二光敏感，该光敏感记录成分在吸收第二光的光子能量后，产生可稳定记录的记录信息点。
具体的，光敏感部12包括高分子固态膜层，高分子固态膜层包括光敏感记录成分，光敏感记录成分包括分子开关可控荧光分子、光致产酸剂及荧光前体分子、具有双光子吸收特性的分子开关可控荧光分子，具有双光子吸收特性的光致产酸分子及荧光前体，具有双光子吸收特性的无机荧光材料及荧光前体，具有双光子吸收特性的有机无机复合材料或具有双光子吸收特性且聚合物具备荧光特性的无机材料等。
实施例3
本实施例提供一种光存储介质，包括实施例二中的介质。
光存储介质包括单层单侧读取介质、单层双侧读取介质、单层双点双侧读取介质、多层单侧读取介质、多层双侧读取介质或多层双点双侧读取介质。
请参阅图1A、图1B、图1C、图1D、图1E、图1F，分别显示为单层单侧读取介质、单层双侧读取介质、单层双点双侧读取介质、多层单侧读取介质、多层双侧读取介质、多层双点双侧读取介质的结构示意图。
读取光10包括第一光和第二光，用于信息读取。写入光20包括另一第一光和另一第二光，用于信息写入。图中箭头所示方向为对应的读取光10或写入光20的照射方向。
如图1A所示，单层单侧读取介质包括一窗口11及与窗口11叠加的一光敏感部12。具体地，窗口11设置在光敏感部12的上层，读取光10和写入光20从单侧的窗口11照射。
如图1B所示，单层双侧读取介质包括一窗口11及与窗口11叠加的一光敏感部12。写入光20从一侧的窗口11照射，读取光10从另一侧的光敏感部12照射。
如图1C所示，单层双点双侧读取介质包括分别位于两侧的窗口11，及夹设于窗口11之间的光敏感部12。读取光10和写入光20从双侧的窗口11照射。
如图1D所示，多层单侧读取介质包括若干组窗口11及与窗口11叠加的光敏感部12，其中，多层单侧读取介质的一侧为窗口11，另一侧为光敏感部12。读取光10和写入光20从一侧的窗口11照射。
如图1E所示，多层双侧读取介质包括若干组窗口11及与窗口11叠加的光敏感部12，其中，多层双侧读取介质的一侧为窗口11，另一侧为光敏感部12。读取光10从一侧的窗口11照射，写入光20从另一侧的光敏感部12照射。
如图1F所示，多层双点双侧读取介质包括若干组窗口11及与窗口11叠加的光敏感部12，其中，多层双点双侧读取介质的两侧均为窗口11。读取光10和写入光20从双侧的窗口11照射。
实施例4
如图2所示，本实施例提供一种光学系统，包括第一光源21、第二光源22、光调制系统23和窗口11，窗口11可以是实施例一中的窗口11。
第一光源21包括第一光211，第二光源22包括第二光221，第一光211和第二光221可以是使窗口11的第一构型分子和第二构型分子转换的任何合适的光。
其中一种实施例中，第一光211为空心光，第二光221为实心光，第一光211与第二光221的照射方式均可为连续或者脉冲式。第一光211的中心区域为空心区域，第一光211的四周区域为用于抑制光作用的照射区域，第二光221为用于光作用的照射区域。第一光211和第二光221经过光调制系统23后，第一光211与第二光221同轴且部分重合。经过调制后同轴的第一光211和第二光221照射窗口11，通过窗口11的作用，使第二光221的照射区域中与第一光211不重合的部分穿过窗口11。第二光221穿过窗口11的部分小于穿过窗口11之前的部分，可用于信息读写、半导体制造、信息传输、光学显微等领域，实现突破衍射极限的超分辨技术。
第一光211包括单束空心光或多束空心光阵列。第一光211的单一空心光的中央空心区域为纳米尺度，纳米尺度的可选范围为0～10nm、10～20nm、20～30nm、30～40nm、40～50nm、50～60nm、60～70nm、70～80nm、80～90nm、90～100nm、100～110nm、110～120nm、120～130nm、130～140nm、140～150nm、150～160nm、160～170nm、170～180nm、180～190nm或190～200nm。
第二光221包括单束实心高斯光束或多束可各自独立控制开关的高斯光束阵列，第二光221的单一光束均与第一光211相应空心光的中央空心中心同轴，第二光221的单一光束照射范围不超越第一光211的单一光束的照射区域。
实施例5
本实施例提供一种光学方法，包括：
利用第一光照射包括光吸收可控互变分子的窗口11，形成第一光区31；
利用第二光照射窗口11，形成第二光区32。其中，第一光区31和第二光区32部分重合。在第一光区31内，包括第一光区31和第二光区32重合部分，光吸收可控互变分子为第一构型分子。在第二光区32的非重合部分，光吸收可控互变分子从第一构型分子转换为第二构型分子。第一构型分子的第一光的吸收率低于其第二光的吸收率，第二构型分子的第二光的吸收率低于其第一光的吸收率。第二光区32非重合部分小于第二光的衍射极限。
第一光为空心光，第二光为实心光，第一光与第二光的照射方式均可为连续或者脉冲式。如图3所示，第一光区31的中心区域为空心区域，第一光区31的四周区域为用于抑制光作用的照射区域，第二光区32为用于光作用的照射区域。第一光区31与第二光区32同轴且部分重合。在本实施例中，如果由于第二光的衍射极限在没有第一光的情况下不能产生第二光区32非重合部分，则第二光区32非重合部分小于第二光的衍射极限。第二光区32非重合部分小于第二光的衍射极限的定义为：第二光区32非重合部分，指的是窗口11仅仅被第二光照射，不受到第一光照射的区域。
具体的，第一光包括单束空心光或多束空心光阵列；第一光的单一空心光的中央空心区域为纳米尺度，纳米尺度的可选范围为0～10nm、10～20nm、20～30nm、30～40nm、40～50nm、50～60nm、60～70nm、70～80nm、80～90nm、90～100nm、100～110nm、110～120nm、120～130nm、130～140nm、140～150nm、150～160nm、160～170nm、170～180nm、180～190nm或190～200nm。
具体的，第二光包括单束实心高斯光束或多束可各自独立控制开关的高斯光束阵列，第二光的单一光束均与第一光相应空心光的中央空心中心同轴，第二光的单一光束照射范围不超越第一光的单一光束的照射区域。
实施例6
本实施例提供一种光存储方法，用于对实施例三的光存储介质进行信息读取和信息写入，包括实施例四的光学方法。
当进行信息写入操作时，空心光和实心光作用于光存储介质的窗口11，对窗口11中的光吸收可控互变分子产生作用。第一光区31的照射区域下的光吸收可控互变分子处于吸收第二光的光子能量的吸收状态，由于在空心光和实心光的重合部分空心光作用强于实心光作用，保证了在空心光的照射区域下光吸收可控互变分子一直处于可吸收实心光的光子能量的状态，形成阻挡第一光的关窗状态，使第一光无法达到光敏感部12。在本实施例中，关窗状态是指通过激发光照射窗口11，使窗口11对某一波长的激发光不透明，从而使该波长的光无法透过窗口11，能限制作用于光敏感部12的激发光的光斑大小。
由于空心光的中央空心区域没有空心光的光子作用，第一光区31的中央空心区域无法吸收第二光，形成不吸收第二光的开窗状态，第二光通过窗口11作用于光敏感部12，激活光敏感部12中的光敏感记录成分，吸收第二光的光子能量，产生光记录点。激活后的光敏感记录成分在读取时可以在另外波长的激发光作用下发射荧光，激发光与发射荧光均可透过窗口11，以实现信息的写入及读取。在本实施例中，开窗状态是指通过激发光照射窗口11，使窗口11对某一波长的激发光透明，从而使该波长的光可以透过窗口11作用于光敏感部12，并进行信息的写入或读取。
在本实施例中，光存储方法包括两种实施方法：
第一种，接收第一光的照射，在第一光区31的照射区域内抑制第二构型分子产生，第一光区31的中央空心区域无抑制作用；
接收第二光的照射，在窗口11中的第一构型分子持续吸收与第一光的重叠区域内的第二光，抑制第二光穿透窗口11，在第一光区31的中央空心区域，第二光区32将窗口11中的第一构型分子转换为第二构型分子后，透过窗口11作用于光敏感部12。
第二种，接收第一光的照射，在第一光区31的照射区域内，窗口11中的第二构型分子持续吸收第一光后，转换为第一构型分子，第一光区31的中央空心区域窗口11仍为第二构型分子；
接收第二光的照射，在窗口11中的第一构型分子持续吸收与第一光重叠区域内的第二光，抑制第二光穿透窗口11。在第一光区31的中央空心区域，第二光可透过窗口11中的第二构型分子作用于光敏感部12。光敏感部12中光敏感记录成分仅对第二光敏感，吸收第二光的光子能量后产生可稳定记录的信号点。
以第一种光存储方法为例，当光存储介质为单层双侧读取介质时：
光存储介质由窗口11和光敏感部12组成，窗口11的材料为1，2-二(5，5’-二甲基的-2，2’-二噻吩基)六氟环戊烯，光敏感部12材料为4，4’二(二苯氨基-反式-苯乙烯基)联苯。窗口11是一种分子开关类材料，以开环形式保存。开环结构在吸收325nm光照射后，会转变为闭环结构的同分异构体；闭环结构在吸收633nm光照射后，会转变为开环结构的同分异构体。写入光20采用中心叠加同心的空心光束和高斯光束，空心光束波长633nm，高斯光束波长325nm。写入光20会在窗口11上形成一个小孔，仅小孔范围内高斯光不会被窗口11吸收。325nm高斯光透过窗口11之后照射到光敏感部12上。光敏感部12的材料吸收高斯光后材料特性发生转变，产生记录点。读取光10采用中心叠加同心的空心光束和高斯光束，空心光束波长633nm，高斯光束波长335nm。因此，空心光的照射区域的记录点不会发出荧光，高斯光照射区域的记录点会发出荧光，从而实现信息的读取。
当光存储介质为单层双点双侧读取介质时：
写入光20和读取光10在位于光敏感部12两侧的窗口11各有一束，通过与单层双侧读取介质结构的光存储方法相同的原理，在光敏感部12的上半部分和下半部分均产生记录点，形成两层记录点。
综上，本发明光学系统及光学方法具有至少以下有益效果之一：
第一，本发明对光敏感部的材料要求低于现有技术，无需找到长期稳定、具有高双光子吸收截面的分子开关材料，将所需性质复杂的材料分成两种简单的材料，选择范围大幅提升；
第二，本发明采用双光束超分辨光学原理，结合窗口实现超分辨技术，提出了一种新的双光束超分辨实现方法；
第三，当本发明用于光存储时，能实现长期稳定的光存储，光敏感部材料更加稳定；
第四，当本发明用于光存储时，能实现多层信息写入与读取，并获得良好的信噪比。
本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。
上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。
Claims (16)
1.一种光学系统，其特征在于，包括：
光源和介质；
所述光源包括第一光和第二光，所述介质包括窗口，
所述窗口的材料中包括光吸收可控互变分子，所述光吸收可控互变分子在第一构型分子和第二构型分子之间转换；所述第一构型分子的第一光的吸收率低于其第二光的吸收率，所述第二构型分子的第二光的吸收率低于其第一光的吸收率；所述第一构型分子在吸收所述第二光但不吸收所述第一光时，所述第一构型分子转换为所述第二构型分子，所述第一构型分子在同时吸收所述第一光和所述第二光的光子能量时，仍为所述第一构型分子；
所述介质还包括光敏感部，所述光敏感部的材料中包括光敏感记录成分，所述光敏感记录成分包括分子开关可控荧光分子、光致产酸剂及荧光前体分子、或包括具有双光子吸收特性的分子开关可控荧光分子、或包括具有双光子吸收特性的光致产酸分子及荧光前体、或包括具有双光子吸收特性的无机荧光材料及荧光前体、或包括具有双光子吸收特性的有机无机复合材料、或包括具有双光子吸收特性且聚合物具备荧光特性的无机材料；
其中，所述第一光和所述第二光作用于所述窗口，对所述窗口中的光吸收可控互变分子产生作用；所述第一光区的照射区域下的光吸收可控互变分子处于吸收所述第二光的光子能量的吸收状态，形成阻挡所述第二光的关窗状态，使所述第二光不能使光敏感部发生变化；
所述第一光区的中央空心区域形成不吸收所述第二光的开窗状态，所述第二光作用于所述光敏感部，激活所述光敏感部中的光敏感记录成分；激活后的光敏感记录成分吸收所述第二光的光子能量后，产生光记录信息点。
2.根据权利要求1所述的光学系统，其特征在于，所述第一光为空心光，所述第二光为实心光。
3.根据权利要求2所述的光学系统，其特征在于，所述第一光与所述第二光同轴。
4.根据权利要求1至3任一项所述的光学系统，其特征在于，所述第一光采用单束空心光或多束空心光阵列，所述第一光的单一空心光的中央空心区域为纳米尺度，纳米尺度的可选范围为0~10nm、10~20nm、20~30nm、30~40nm、40~50nm、50~60nm、60~70nm、70~80nm、80~90nm、90~100nm、100~110nm、110~120nm、120~130nm、130~140nm、140~150nm、150~160nm、160~170nm、170~180nm、180~190nm或190~200nm。
5.根据权利要求4所述的光学系统，其特征在于，所述第二光采用单束实心高斯光束或多束可各自独立控制开关的高斯光束阵列，所述第二光的单一光束均与第一光相应空心光的中央空心中心同轴，第二光的单一光束照射范围不超越所述第一光的单一光束的照射区域。
6.根据权利要求1所述的光学系统，其特征在于，所述第二构型分子在吸收所述第一光但不吸收第二光时，所述第二构型分子转换为所述第一构型分子。
7.根据权利要求6所述的光学系统，其特征在于，所述第二构型分子在同时吸收所述第一光和所述第二光的光子能量时，转换为所述第一构型分子。
8.根据权利要求7所述的光学系统，其特征在于，所述光吸收可控互变分子包括二芳基乙烯类分子及衍生分子、螺吡喃类分子及衍生分子、螺噁嗪类分子及衍生分子、偶氮苯类分子及衍生分子或俘精酸酐类分子及衍生分子。
9.根据权利要求6至8任一项所述的光学系统，其特征在于，所述窗口包括高分子固态膜层，所述高分子固态膜层包括光吸收可控互变分子。
10.一种光学方法，其特征在于，包括：
利用第一光照射包括光吸收可控互变分子的窗口，形成第一光区；
利用第二光照射所述窗口，形成第二光区；其中，所述第一光区和所述第二光区部分重合；
其中，在所述第一光区内，包括第一光区和第二光区重合部分，所述光吸收可控互变分子为第一构型分子；在所述第二光区的非重合部分，所述光吸收可控互变分子从第一构型分子转换为第二构型分子；所述第一构型分子的第一光的吸收率低于其第二光的吸收率，所述第二构型分子的第二光的吸收率低于其第一光的吸收率；
还包括：所述第一光和所述第二光作用于所述窗口和位于所述窗口下层的光敏感部，对所述窗口中的光吸收可控互变分子产生作用；所述第一光区的照射区域下的光吸收可控互变分子处于吸收所述第二光的光子能量的吸收状态，形成阻挡所述第二光的关窗状态，使所述第二光不能使所述光敏感部发生变化；
所述第一光区的中央空心区域形成不吸收所述第二光的开窗状态，所述第二光作用于所述光敏感部，激活所述光敏感部中的光敏感记录成分；激活后的光敏感记录成分吸收所述第二光的光子能量后，产生光记录信息点；
其中，所述光敏感记录成分包括分子开关可控荧光分子、光致产酸剂及荧光前体分子、或包括具有双光子吸收特性的分子开关可控荧光分子、或包括具有双光子吸收特性的光致产酸分子及荧光前体、或包括具有双光子吸收特性的无机荧光材料及荧光前体、或包括具有双光子吸收特性的有机无机复合材料、或包括具有双光子吸收特性且聚合物具备荧光特性的无机材料。
11.根据权利要求10所述的光学方法，其特征在于，第二光区非重合部分小于第二光的衍射极限。
12.根据权利要求10或11所述的光学方法，其特征在于，所述第一光区的中心区域为空心区域，第一光区的四周区域为用于抑制光作用的照射区域；所述第二光区为用于光作用的照射区域。
13.根据权利要求10所述的光学方法，其特征在于，所述第一光为空心光，所述第二光为实心光。
14.根据权利要求13所述的光学方法，其特征在于，所述第一光与所述第二光同轴。
15.根据权利要求13或14所述的光学方法，其特征在于，所述第一光采用单束空心光或多束空心光阵列，所述第一光的单一空心光的中央空心区域为纳米尺度，纳米尺度的可选范围为0~10nm、10~20nm、20~30nm、30~40nm、40~50nm、50~60nm、60~70nm、70~80nm、80~90nm、90~100nm、100~110nm、110~120nm、120~130nm、130~140nm、140~150nm、150~160nm、160~170nm、170~180nm、180~190nm或190~200nm。
16.根据权利要求15所述的光学方法，其特征在于，所述第二光采用单束实心高斯光束或多束可各自独立控制开关的高斯光束阵列，所述第二光的单一光束均与第一光相应空心光的中央空心中心同轴，第二光的单一光束照射区域不超越所述第一光的单一光束的照射区域。
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201910423780 | 2019-05-21 | ||
| CN2019104237803 | 2019-05-21 | ||
| PCT/CN2020/091547 WO2020233665A1 (zh) | 2019-05-21 | 2020-05-21 | 一种光学系统及光学方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN113939872A CN113939872A (zh) | 2022-01-14 |
| CN113939872B true CN113939872B (zh) | 2024-01-30 |
Family
ID=73442095
Family Applications (2)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202080037808.0A Active CN113939872B (zh) | 2019-05-21 | 2020-05-21 | 一种光学系统及光学方法 |
| CN202010434116.1A Pending CN111986705A (zh) | 2019-05-21 | 2020-05-21 | 一种窗口、介质及光存储方法 |
Family Applications After (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202010434116.1A Pending CN111986705A (zh) | 2019-05-21 | 2020-05-21 | 一种窗口、介质及光存储方法 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2022534376A (zh) |
| CN (2) | CN113939872B (zh) |
| TW (1) | TW202107156A (zh) |
| WO (2) | WO2020233666A1 (zh) |
Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1170932A (zh) * | 1996-06-07 | 1998-01-21 | 三星电子株式会社 | 光学头 |
| CN1270388A (zh) * | 2000-06-09 | 2000-10-18 | 清华大学 | 三维多色存储光学头 |
| JP2003013053A (ja) * | 2001-06-29 | 2003-01-15 | Univ Osaka | フォトクロミック材料、情報記録用フォトクロミックアモルファス薄膜、情報記録方法、及び情報記録素子 |
| CN1957269A (zh) * | 2004-05-17 | 2007-05-02 | 株式会社尼康 | 光学元件、合成器光学系统以及图像显示单元 |
| CN106932916A (zh) * | 2017-05-04 | 2017-07-07 | 鲁东大学 | 一种利用超材料透镜的双光束超分辨聚焦方法 |
| CN108877844A (zh) * | 2018-04-09 | 2018-11-23 | 中国科学院上海光学精密机械研究所 | 双光子双光束超分辨光存储材料读写装置和读写方法 |
| CN108899053A (zh) * | 2018-04-09 | 2018-11-27 | 中国科学院上海光学精密机械研究所 | 双光束超分辨光存储材料读写装置和读写方法 |
| WO2019080820A1 (zh) * | 2017-10-23 | 2019-05-02 | 上海必修福企业管理有限公司 | 一种光刻方法、光刻产品和光刻材料 |
Family Cites Families (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20030174560A1 (en) * | 2002-02-26 | 2003-09-18 | Klaus-Hermann Dahmen | Photochromic compounds for molecular switches and optical memory |
| WO2006110610A2 (en) * | 2005-04-07 | 2006-10-19 | University Of Miami | Optical data storage and retrieval based on flourescent and photochromatic components |
| JP2010054623A (ja) * | 2008-08-26 | 2010-03-11 | Ricoh Co Ltd | 二光子吸収材料とその用途 |
| CN101436607B (zh) * | 2008-12-25 | 2011-11-16 | 中国科学院上海微系统与信息技术研究所 | 电阻转换存储器及其制造方法 |
| CN108320758B (zh) * | 2018-02-02 | 2019-12-20 | 中国科学院上海光学精密机械研究所 | 一种可逆相变材料高密度存储装置 |
-
2020
- 2020-05-21 TW TW109116925A patent/TW202107156A/zh unknown
- 2020-05-21 WO PCT/CN2020/091548 patent/WO2020233666A1/zh active Application Filing
- 2020-05-21 JP JP2021569242A patent/JP2022534376A/ja active Pending
- 2020-05-21 WO PCT/CN2020/091547 patent/WO2020233665A1/zh active Application Filing
- 2020-05-21 CN CN202080037808.0A patent/CN113939872B/zh active Active
- 2020-05-21 CN CN202010434116.1A patent/CN111986705A/zh active Pending
Patent Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1170932A (zh) * | 1996-06-07 | 1998-01-21 | 三星电子株式会社 | 光学头 |
| CN1270388A (zh) * | 2000-06-09 | 2000-10-18 | 清华大学 | 三维多色存储光学头 |
| JP2003013053A (ja) * | 2001-06-29 | 2003-01-15 | Univ Osaka | フォトクロミック材料、情報記録用フォトクロミックアモルファス薄膜、情報記録方法、及び情報記録素子 |
| CN1957269A (zh) * | 2004-05-17 | 2007-05-02 | 株式会社尼康 | 光学元件、合成器光学系统以及图像显示单元 |
| CN106932916A (zh) * | 2017-05-04 | 2017-07-07 | 鲁东大学 | 一种利用超材料透镜的双光束超分辨聚焦方法 |
| WO2019080820A1 (zh) * | 2017-10-23 | 2019-05-02 | 上海必修福企业管理有限公司 | 一种光刻方法、光刻产品和光刻材料 |
| CN108877844A (zh) * | 2018-04-09 | 2018-11-23 | 中国科学院上海光学精密机械研究所 | 双光子双光束超分辨光存储材料读写装置和读写方法 |
| CN108899053A (zh) * | 2018-04-09 | 2018-11-27 | 中国科学院上海光学精密机械研究所 | 双光束超分辨光存储材料读写装置和读写方法 |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 光致变色材料在高密度光存储中的应用及发展_佘鹏;佘鹏;《记录媒体技术》;20040630;第24-27页 * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN113939872A (zh) | 2022-01-14 |
| TW202107156A (zh) | 2021-02-16 |
| WO2020233666A1 (zh) | 2020-11-26 |
| WO2020233665A1 (zh) | 2020-11-26 |
| JP2022534376A (ja) | 2022-07-29 |
| CN111986705A (zh) | 2020-11-24 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR101098700B1 (ko) | 정보 기록 매체 및 그 제조 방법, 및 기록 재생 방법, 광학정보 기록 재생 장치 | |
| KR960706405A (ko) | 근접 석판인쇄에 의한 융식성 결상법(ablative imaging by proximity lithography) | |
| US5436885A (en) | Optical disc and optical system for reproducing the optical disc | |
| US8576681B2 (en) | Optical information recording medium, optical information recording apparatus and optical information recording method | |
| CN101535886A (zh) | 多光子吸收功能材料、具有多光子吸收功能的复合层和混合物，以及使用它们的光学记录介质、光电转换元件、光学控制元件、和光学造型系统 | |
| US20090075014A1 (en) | Optical recording method and reproducing method | |
| CN101548231A (zh) | 光敏复合材料，三维存储材料和记录介质，光功率限制材料和元件，光固化材料和立体平版印刷术系统，以及多光子荧光显微镜用荧光材料和多光子荧光显微镜 | |
| CN113939872B (zh) | 一种光学系统及光学方法 | |
| Akiba et al. | Two-photon sensitized recording materials for multilayer optical disk | |
| JPH06162564A (ja) | 光記録媒体 | |
| JP2007080312A (ja) | 光記録媒体とその作製方法 | |
| Żmija et al. | New organic photochromic materials and selected applications | |
| JP2006228359A (ja) | 記録媒体、情報記録再生装置及び情報記録再生方法 | |
| Tanaka et al. | <? Pub Dtl=""?> Three-Dimensional Multilayered Optical Memory Using Two-Photon Induced Reduction of Au $^{3+} $ Doped in PMMA | |
| JP2002056573A (ja) | 光記録媒体 | |
| JPH0628712A (ja) | 情報記録媒体およびこれを用いる情報記録再生方法 | |
| US20070057623A1 (en) | Electroluminescent optical recording medium | |
| WO1988009549A1 (en) | Optical data storage method and materials therefor | |
| JPS6174149A (ja) | 光記録媒体 | |
| JP2004347642A (ja) | 再書き込み可能な光学素子材料 | |
| JP2531762B2 (ja) | 光記録媒体 | |
| CN117831587A (zh) | 光存储介质及基于该介质的超分辨信息读写方法和装置 | |
| JP4525327B2 (ja) | 光記録再生方法 | |
| JPH05139040A (ja) | Ｐｈｂ光記録媒体 | |
| JP2010122373A (ja) | 光情報記録媒体及び２光子吸収材料 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |