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[硕士论文] 徐武超
光学工程 浙江工业大学 2017(学位年度)
摘要:随着大数据时代的到来,人们越来越重视数据的获取和存储。光盘作为一种性能稳定、价格低廉的数据存储媒质,在归档数据存储领域一直占据优势。但是,由于制作普通光盘的聚碳酸酯材料的热稳定性低,以及金属层对这种材质基底的粘附能力弱,聚碳酸酯材料光盘的可靠性等级和数据存储时效都很难满足长时数据存储的要求。长时数据存储技术要求制作光盘的材料具有良好的热稳定性,并且能够有效抵抗机械损伤和化学侵蚀。因此,一般选用无机材料作为制作长时数据存储光盘的衬底材料。本文的主要工作包括:
  首先,通过大量的文献调研,对可用于制备长时数据存储光盘衬底的无机材料进行特性对比分析,主要考察无机材料的晶体特性、莫氏硬度、熔点、热传导系数、化学抗性、紫外辐射抗性等理化特性,以及工艺难度和制造成本等工业特性。进而通过引入艾林加速模型,发现并论证蓝宝石单晶材料是一种可用于制作长时数据存储光盘衬底的理想材料。模型计算结果表明:在20℃温度条件的存储环境下,采用蓝宝石作为基底的光盘其数据有效时间可达4500年。
  其次,介绍了以干法刻蚀方法为主的蓝宝石光盘数据记录方法,重点介绍了用于蓝宝石光盘的离子束刻蚀系统。实验结果显示:蓝宝石光盘表面刻蚀的信息坑宽度为0.6μm,深度为0.2μm,磁道节距为1.6μm,符合ISO/IEC10149:1995规定的CD-ROM格式数据存储要求。因此,采用本文提出的方法实现蓝宝石光盘的数字化数据存储是可行的。
  最后,由于单晶蓝宝石材料具有明显的各向异性,当扫描光束入射到单晶蓝宝石基底表面时会发生双折射,从而使标准的CD读取系统对蓝宝石光盘失效。针对蓝宝石材料这一特性,建立了光束在单晶蓝宝石衬底中传输的物理模型,提出采用石英补偿板用于补偿蓝宝石衬底像差的补偿机制。数据读取实验结果显示:在读取倍速为1.71X条件下,光盘中24%的数据可以直接正常读取,76%的数据在通过纠错码纠错后可实现正常读取。实验结果证实采用像差补偿方法能够显著提高蓝宝石光盘光学信息读取系统的读取性能。
[博士论文] 曾鹏飞
物理学 上海交通大学 2016(学位年度)
摘要:受益于高方向性、高亮度的激光光源,在进入21世纪后光学信息存储获得飞速的发展并正式步入实际应用范畴。相比于磁存储和半导体存储,光存储具有更高的存储密度和信噪比并且可以重复擦写等优势,顺应时代的潮流,具有不可估量的应用前景。近年来,有机高分子材料在光学逻辑、光学存储、光纤通信、光限幅以及光学显微等方面都表现出了广阔的应用价值,相比于无机材料材料来说这类材料非线性系数更好、非线性响应速度更快、光学损伤阈值更高且分子结构容易根据实际需求而修改等优势,因此正式步入光学应用的黄金期后,有机高分子材料的研究获得了急速的发展。其中最为典型的类光学材料便是偶氮聚合物材料,当出现吸收带内的强激光泵浦下,偶氮材料具有出色的光致各向异性,使得该类材料在光学存储应用方面有着很大的应用前景。另外,双光子荧光成像技术由于双光子荧光的非线性本质具有强穿透力、很强的选择激发性、高横向及纵向分辨率并且降低生物组织对激发光的吸收和散射等特点,因此针对双光子荧光的调控技术对双光子荧光应用来说是有趣并且具有广泛的应用前景。在本论文中,我们运用偶氮聚合物材料优秀的光致各向异性以及一类 D-π-A材料优异的双光子荧光效应对非线性光学应用以及双光子荧光偏振调制进行了一系列的研究。
  第一章,描述了信息存储的研究史,其中重点介绍了光信息存储技术的发展史,对现阶段应用较为广泛的的全息存储与偏振全息光存储的存储机理和特点进行了简单的描述,并且分析了相比于普通的全息存储,偏振全息存储的优势及应用前景进而引出本论文中最重要的研究材料:偶氮材料,随后介绍了含偶氮功能团材料的结构特征和光致各向异性。最后对双光子荧光的应用发展进行介绍,分析了双光子荧光在应用中的优缺点及发展瓶颈。最后引出本文的创新点并概述了本文的主要提纲。
  第二章,研究了偶氮聚合物材料的光致双折射性质,并对实验结果进行了理论分析。结果表明在室温下偶氮侧链液晶材料样品的双折射存储非常稳定,在关闭泵浦光后会弛豫到一稳定数值并且长时间保持不变,是一种非常适合进行偏振全息存储的材料。并且研究了外界条件(泵浦光强和温度)对材料光致双折射的影响,发现改变泵浦光的强度或者材料样品温度能有效的控制光致双折射值的大小,文中对其机理进行了讨论。
  第三章,基于偶氮液晶材料物材料的光致各向异性,我们在材料薄膜中完成了线以及圆偏振全息光栅的记录并对所记录的偏振全息光栅的偏振转换特性进行了详细的实验研究和理论推导。此外,采用二次曝光的方法在样品的同一个点上记录了两个不同的圆偏振全息光栅,并对其偏振转换特性进行了研究。通过理论计算和实验结果,发现记录的二次曝光的偏振全息光栅并非是两个单独光栅的简单的叠加,其偏振转换特性有了一定的变化。最后利用二次记录的偏振全息光栅进行了图像的存储与调控,实现对图像光强、形貌及偏振态的实时控制。
  第四章,作为光学领域的一个重要分支,光学逻辑运算具有着高度的互联性与并行性、高传递速度以及高开关速度等优势,本章中,我们利用偶氮材料光致双折射对线-圆偏振光的不同响应实现“与”、“或”、“异或”等全光逻辑门。另外,利用二次曝光的偏振全息光栅实现光学逻辑运算中的加法和减法,并且完成“或”和“异或”的光学逻辑门的实验设计。
  第五章,本章中,我们对两种有机高分子材料的双光子荧光进行了测量并对它们的荧光偏振调制特性进行了研究,实验中发现,这两种D-π-A型荧光材料具有优异的双光子荧光效应,并且它们的双光子荧光强度受到泵浦光的偏振调制并且与其调制特性激发光的线偏振组分紧密相关,且改变一些外在因素双光子荧光的偏振调制效率也会产生改变。结合分子聚合以及激发态吸收的特性,对双光子荧光偏振调制效率的变化进行了详细的讨论。
[硕士论文] 赵灵雪
艺术设计 湖南工业大学 2016(学位年度)
摘要:影视产业是一个朝阳产业,由于国家的大力支持,正在蓬勃发展。在2015年,中国的电影产量又一次创了历史新高。借这一增长形式,趣味性光盘设计的包装在产品的推广中也越来越重要。
  本课题所研究的“趣味性包装设计”实际上是通过对产品的包装设计中加入趣味性的元素,来增加产品的属性。通过复兴中国传统水墨动画作为媒介,来向大家展示中国传统水墨动画的魅力。
  课题针对新中国成立初期所制作的6部水墨动画电影的DVD光盘为包装对象。根据市场调研情况,重塑了水墨动画的DVD光盘包装,还创作出了一系列的趣味性组合图案以及结构。此外,本系列产品还结合了大量的水墨素材与趣味性的角色素材,增加了DVD产品的交互功能,使其更加具有创新性,整体设计新颖有趣。
[硕士论文] 闫碧影
艺术设计 湖南工业大学 2016(学位年度)
摘要:牛仔装因其个性、时尚等而深受人们的喜爱。但当它过时了被废弃之后,不仅会造成浪费还会给环境造成一定的污染,如果能将废旧牛仔装妥善加以回收利用,用其制作小量DIY的创意包装,一定能够满足当代人们追求个性的生活品质的需求。
  CD是当代时尚年轻人享受娱乐休闲时光的必须品,CD与废旧牛仔布料有机的结合,不仅能够展现个性化的情趣品味,也能够通过再利用的设计,倡导循环、生态的设计理念。
  课题在再利用设计理念下,探讨可回收利用的废旧牛仔装的重新裁剪、缝合等制作工艺与CD包装设计相结合的方法,通过重新改造,制作出既满足包装功能与审美,又具有潮流时尚气息的CD包装,以此来满足现代人个性化生活品质需求。课题研究在赋予废旧牛仔布新的功能性和装饰性的同时也进一步解决了牛仔装回收再利用问题。研究的重点从制作工艺、个性审美、功能实用等方面考虑,设计的定位主体人群是年轻人,手工制作限量版生产。
  再利用设计是绿色的设计模式,通过接力使用产品生命周期的最后一环把遗留的废弃物进行回收再利用设计,节约材料与成本的同时最大限度的延长了回收材料的生命周期,制作可以反复使用的可循环包装。
[硕士论文] 李峻峰
软件工程 东北大学 2016(学位年度)
摘要:在涉密信息系统数据交换和存储应用中,光盘具有只读、数据可一次性写入、不易感染病毒木马、携带方便、成本低等特点,成为了数据交换和存储的首选介质。目前涉密数据光盘在使用时缺乏有效的技术管控措施,光盘中的数据安全难以保障。因此,从技术上有效控制刻录行为并在涉密光盘使用中保证数据安全,具有十分重要的意义。
  本论文基于涉密光盘在刻录和使用过程中安全保密的具体应用需求,通过光盘加密、虚拟设备、驱动过滤、单向导入和互联网实时定位等技术,应用Win DDK驱动、SQL数据库和IIS Web服务,设计出一个安全高效、可靠可控的涉密光盘刻录监控审计与违规报警系统,实现了windows操作系统下光盘刻录和使用过程的权限管理、刻录控制、数据加密刻录与读取、违规使用报警及定位、行为审计查询等功能。
  系统应用后,可以有效消除光盘管理不规范带来的安全隐患,防止涉密光盘在使用中发生过失泄密,定位分析违规使用涉密光盘的计算机和原始涉密光盘数据,为涉密光盘的数据安全提供有效的保障,同时为涉密光盘违法违规事件的查处提供技术支撑。
[硕士论文] 倪日文
微电子学与固体电子学 华中科技大学 2015(学位年度)
摘要:现在研究热门的超高密度光存储也只是研究记录符一个维度的变化,如只研究深度D变化或者角度θ变化。本文设计并描述了一种能够同时利用深度和角度来调制光信号的多维记录符,而且首次提出了利用Stokes参量来同时表征其深度和角度的变化的方法,而达到增大光学存储密度的目的。进行相关的计算表明:Stokes参量信号能够很好的表征该多维记录符,其中Stokes参量中的S0和S1与多维记录符的角度以及深度有很大的关联。记录符深度和角度对于S1影响的比重接近,而深度对于S0的影响远大于角度。利用S0和S1关于深度以及角度的单调递增区间,记录符深度和角度能够很好的区分。此外,引入扫描过程中脉冲宽度ΔW,可以将区别的角度范围增大一倍,这是由于角度关于ΔW的单调递增区间与S1单调递增区间不同,采用该方法能够区别的角度范围增大到[-90°,90°],这比现在只利用光强检测的角度范围增大了4倍。而且在该单个多维记录符的基础上,设计并计算了更多维度的组合记录符及其阵列结构,仍旧采用Stokes参量来表征其光学特性。
  此外,为了制备该多维记录符结构,设计了一种简易的相变光刻系统,并成功验证了该系统在Ge2Sb2Te5非晶薄膜上制备出多维光存储记录符图案的可行性。系统中基于相变材料Ge2Sb2Te5的光学特性,提出了一个快速、高精度且实现成本低的自动聚焦方法。最终利用该系统成功地得到了线宽为0.69μm的GST晶化图形,该尺寸远小于激光聚焦光斑。而且利用该系统获得的晶化的Ge2Sb2Te5薄膜经过1wt%的NaOH溶液刻蚀后,成功制备出记录符图案的坑结构。
[硕士论文] 方红
材料加工工程 武汉理工大学 2015(学位年度)
摘要:随着“大数据时代”的到来,数据已经从原来简单的被处理对象转变为理解现有世界支持后续发展的基础性资源,对其存储密度与容量增加的需求呈爆炸式增长。传统光存储在大数据时代满足对数据长期、安全、高效存储需求上具有独特的优势,然而,目前普通光盘存储年限不超过百年,随着数据量的暴增,光盘制作会造成巨大的资源浪费,因此制备能长久保存的光盘将是时代的必然挑战。
  本论文提出了一种新型纳米组装结构的存储介质,能很大程度上延长光盘的寿命值,即以多孔氧化铝薄膜为支撑,包裹氧化硅薄膜的金纳米棒(GNRs)无序的分散在其中形成无机介质光盘。由于采用不同波长、不同偏振态取向的激光脉冲可以选择性地烧蚀此存储介质中的 GNRs,使其在传统空间三维上,增加了偏振态和激光波长两个维度,实现在同一区域存储不同数据的多维存储,进而使得存储容量大大提高,为实现高密度激光五维存储技术作出重要贡献。采用金种法制备以十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)为表面活性剂的长径比为3、直径15nm的GNRs,再通过聚乙烯吡咯烷酮(PVP)置换其表面的CTAB,并在表面包裹一层30nm厚的介孔二氧化硅(SiO2),采用二次阳极氧化法制备孔径300nm、深度300nm的规则孔分布的多孔氧化铝模板(AAO),最后采用电泳沉积法将包裹了二氧化硅的金纳米棒(GNRs@SiO2)无序分散在AAO膜孔中,得到了这种存储介质。文中通过透射电子显微镜和扫描电子显微镜分别对GNRs和GNRs@SiO2进行了形貌观察,验证了其形态结构及尺寸均在预期范围内;再通过紫外-可见分光光度计测量了包覆 SiO2前后的 GNRs的吸收光谱,可以得知包覆前后GNRs的吸收光谱仅仅发生轻微红移,对激光信号的记录和读取几乎不产生负面影响;再进一步采用 Zeta电位仪分别测试了 GNRs和GNRs@SiO2的电性特征,使得运用后续的电泳操作成为可能;最后通过改变电泳条件,使得GNRs尽可能多的无序填充至AAO模孔中。
  研究成果:该光盘采用纯无机材料制备,热力学性能稳定,有望达到千年盘的使用寿命,可以大大降低光盘存储数据的维护成本,这对信息社会、知识经济的发展以及人们越来越高的生活需求具有重要意义。
[硕士论文] 金潘
有机化学 南京航空航天大学 2015(学位年度)
摘要:随着信息技术的快速发展,传统的无机半导体存储材料已经难以满足市场的需求,存储器件开始朝着快速响应、高存储容量、低成本等方向发展。目前的硅基半导体存储材料已经难以满足未来市场的需求,寻找可替代的新型存储材料已经成为研究热点。其中,芳香族聚酰亚胺(PI)凭借其耐高低温性能、低介电常数、易成膜等一系列优良性能在众多领域得到了广泛的应用,在光电信息存储方面有着重要的应用。研究其分子结构与存储特性之间的相互关系已经成为高分子材料研究领域的热点之一。
  本文以咔唑为原料,合成一系列芳香二胺单体,并对二胺单体进行了1H NMR,13C NMR,FT-IR和元素分析等表征。在所得二胺的基础上,利用制备得到的新型芳香二胺分别与三种芳香二酐—2,2',3,3'-联苯二酸酐(BBZPDA),2,2'-二苯基-4,4',5,5'-联苯四酸二酐(DPBPDA)和2,2'-二[4'-(3''',4''',5'''-三氟苯基)苯基]-4,4',5,5'-联苯二酐(BTFBPDA)进行聚合反应,制备得到了一系列全新的聚酰亚胺材料,通过红外光谱、元素分析等手段对所合成的聚酰亚胺的分子结构进行了表征;利用紫外-可见光谱、荧光光谱、TGA、DSC、循环伏安法、元素分析等测试手段对相应聚酰亚胺材料的性能进行了研究。采用密度泛函理论对聚酰亚胺的HOMO和LUMO轨道能级进行计算(计算方法为gaussian09,结构优化方式为wb97XD/6-31G(D,P))。将聚酰亚胺制成器件,测试其电化学性能。本论文的主要研究工作如下:
  1.以咔唑为原料,经过若干步反应成功制备出9-(4'-芳基)-3,6-二氨基咔唑,并与芳基硼酸反应,生成一系列结构新颖的二胺单体,中间体和目标产物均通过FT-IR、1H NMR、13C NMR和元素分析表征。
  2.设计合成出的八种新型芳香二胺单体与实验室现有的三种芳香二酐通过“两步法”聚合制备了新型可溶性聚酰亚胺,所得聚酰亚胺有着良好的热稳定性,玻璃化转变温度在200-310℃,所得聚酰亚胺10%质量损失温度大于430℃,氮气中900℃下物质残存量大于60%。含氟基团的引入对光学性能,溶解性能有着较大的提高。作为潜在的有机存储材料,我们通过循环伏安法、量子计算和电存储性能进行了分析和研究。
[硕士论文] 范蕾
光学 西安工业大学 2015(学位年度)
摘要:全息存储作为一种具有很大潜力的信息存储技术一直以来都是人们研究的热点之一。尽可能的实现信息的海量存储以及数据的高速寻址也是现今该领域研究的主要关注点,因此,对全息存储介质的研究具有十分重要的意义。理想的全息存储介质不仅要能够满足信息的大容量存储,同时还要能够及快速的响应数据信息以及获得高保真的再现像。在已有的对全息存储材料的研究中,能够同时满足存储容量、存储性能以及低成本价格的理想材料仍处于探索阶段。对于早日实现全息存储的广泛商业化应用而言,首先需要解决的问题就是发现理想的全息存储材料。
  本文主要针对钾钠铌酸锶钡晶体的全息存储特性进行了理论分析与实验研究。
  其主要的研究内容包括:
  (1)理论研究了全息存储技术、全息存储机理、光折变效应及耦合波理论等。通过理论研究提出钾钠铌酸锶钡晶体可作为全息存储介质的猜想,并进一步通过实验证实。
  (2)入射光斑大小对于全息再现像像质的影响。通过改变物光与参考光的入射光斑大小,分别对物光光斑大于参考光光斑大小;物光光斑等于参考光光斑大小;物光光斑小于参考光光斑大小三种条件下的全息再现像进行像质分析,实验结果显示当物光光斑大于参考光光斑大小时全息再现像像质最好。
  (3)钾钠铌酸锶钡晶体的全息存储入射角度范围(动态范围)研究。实验保证单一变量,通过对实验光路中参考光入射角度的改变对其对应的全息再现像像质进行分析,研究结果表明,钾钠铌酸锶钡晶体的可存储入射角度范围为20°36′~40°07′,该结构间接反映了钾钠铌酸锶钡晶体的动态范围。
  (4)钾钠铌酸锶钡晶体的衍射效率研究。首先研究了体相位栅在晶体内的不同位置下全息再现像的持续时间变化,随后跟进研究结果进一步对再现像衍射效率进行研究,得出结论:当晶体内形成的体相位栅完全在晶体内部时,再现像持续时间最长为262s,此时的衍射效率达到最大值31%。
  (5)钾钠铌酸锶钡晶体的响应时间研究。通过控制晶体的曝光时间对不同的曝光时间下得出的全息再现像衍射效率进行研究,结合响应时间定义得出钾钠铌酸锶钡晶体的响应时间为3s。
  (6)钾钠铌酸锶钡晶体的存储持久性研究。在晶体记录信息后不改变任何实验条件将其放置于黑暗条件下,分析存储不同时间后再现像情况,最终得到钾钠铌酸锶钡晶体的存储持久性为16小时。
[硕士论文] 王洋
计算机技术 哈尔滨工业大学 2014(学位年度)
摘要:视频作为集合文字、图像、声音为一体的信息载体在人们的日常生活中扮演越来越重要的角色。交通工具上的移动电视、随处可见的监控摄像、饭后茶余的电视节目、各种各样的网络视频、高效沟通的电视会议以及视频聊天等应用场合中,视频都是必不可少的一员。视频信号携带大量的信息,需要巨大的存储空间和传输带宽,数字视频编码作为高效压缩视频信号的先进技术应运而生。High Efficiency Video Coding(HEVC)作为新一代数字视频编码标准,它基于众所周知的以块为单位的混合编码框架,采用运动补偿预测、变换编码和熵编码技术。相比于上一代数字视频编码标准H.264/AVC,采用HEVC压缩的视频序列占用更少的存储和传输空间。在相同存储空间和传输带宽限制下,采用HEVC编解码的视频序列的质量和分辨率都要更高。然而HEVC高效率的压缩性能是以编码端的计算复杂度提高为代价的,HEVC的编码时间大概是H.264/AVC的编码时间的2到3倍。帧内编码是视频编码的关键技术,高性能的帧内编码不仅能够提升当前编码帧的视频质量,而且能为帧间编码提供高质量的参考帧。HEVC中的帧内编码的计算复杂度主要来源于HEVC采用了更大的编码单元以及灵活的块划分技术,此外还采用了更加精确的方向预测,从H.264/AVC的9种预测模式增加到35种预测模式。为了降低HEVC帧内编码的计算复杂度,本文提出了三种HEVC帧内编码优化算法,在几乎不造成编码性能损失的情况下,相比于HEVC参考软件HM10.0能够达到54%的时间节省。本文的主要研究工作以及创新之处是:
  1.提出了HEVC帧内预测快速模式决策的算法。
  本文充分利用预测模式之间的相关性以及粗略模式决策之后得到的哈达玛变换代价值之间的相关性,提出了HEVC帧内预测快速模式决策的算法。该算法能够在几乎不造成编码性能损失的情况下(亮度块0.5%的BD-rate增加),相比于HEVC的参考软件HM10.0,达到29.8%的时间节省。
  2.提出了HEVC编码单元树的深度范围预测的算法。
  本文充分考虑相邻编码单元树的相关性,利用已经编码的相邻编码单元树的编码深度,提出了编码单元树的深度范围预测算法。该算法能够在亮度块几乎不带来编码性能损失和色度块带来编码性能增益的情况下,相比HEVC参考软件HM10.0,达到8.98%的时间节省。
  3.提出了基于统计信息的编码单元大小决策的算法。
  HEVC通过递归地遍历所有大小的编码单元,确定最终的编码单元划分方式,本文提出了一种基于统计信息的编码单元大小决策的算法。该算法利用统计得到的率失真优化代价阈值,判断编码单元是否需要进一步划分。该算法能够在几乎没有编码性能损失的情况下(亮度块0.52%的BD-rate增加),相比HEVC参考软件HM10.0,达到26.93%的时间节省。
[硕士论文] 韦军
材料工程 南京理工大学 2014(学位年度)
摘要:近些年来,随着人们对于巨磁电阻效应研究的深入,基于GMR效应的磁性随机存储器(MRAM)也得到了极大的发展。MRAM综合了目前市场上几种主流存储技术的优势,同时具有非易失性、高密度、高速度等优点,有希望成为下一代存储器。而圆形存储单元由于没有杂散场的存在,可以提高存储密度而受到研究者的格外关注。但是随着器件微型化,圆形存储单元圆心部分会影响到存储单元涡旋态磁畴结构。研究表明,通过将圆环内圆偏置一定距离从而使圆环不对称能够有效克服对称圆环存储单元所遇到的问题,并且能够有效控制涡旋态磁畴极性。本论文采用OOMMF软件,根据微磁学的基本原理,采用数值化求解的方法研究了图形化磁性薄膜单元磁化、反转过程中磁矩分布与转变规律。选择非对称Co环为研究对象,系统研究了内置圆形不同偏置距离、不同的偏置方向对于非对称Co环的翻转情况,同时研究了内置不同长短轴比例椭圆与不同偏置距离对非对称Co环的翻转情况,为磁性随机存储器、传感器等磁性器件的研制提供了参考。
  近些年来,众多研究者在进行交换偏置体系理论模拟研究时,开始使用LLGMicromagneticsSimulatorTM微磁学软件。本文采用LLG软件模拟FeNi/NiMn薄膜体系随反铁磁层不同稀释浓度时,交换偏置场HE的变化趋势并在理论上尝试给出了解释。
  交换偏置薄膜体系在磁性存储单元自旋阀中起着至关重要的作用,因而受到研究人员的格外关注与广泛研究。本文利用超高真空磁控溅射设备制备了一系列NiO/FeNi薄膜,研究了不同反铁磁层厚度对于交换偏置场HE与矫顽力HC的影响,并用VSM进行了100K~250K不同温度下磁滞回线的测量,研究了HE与HC随着温度的变化并作了相关解释。同时,研究FeCoSiN/FeMn薄膜体系,实验结果表明在无交换偏置现象的情况,不同厚度的FeMn层薄膜对于FeCoSiN的软磁薄膜性能有着影响,使其共振频率fr随着FeMn层厚度增加而降低,阻尼系数α随着FeMn层厚度增加而呈现增加趋势,并趋于平衡。与此同时通过制备CoFeB/IrMn薄膜体系,研究了CoFeB薄膜在单层超薄IrMn和多层超薄IrMn下CoFeB软磁薄膜性能。
[博士论文] 彭海炎
高分子化学与物理 华中科技大学 2014(学位年度)
摘要:全息光聚合物不仅能够同时记录相干光波的振幅信息和相位信息,而且还具有信息存储容量高、读取速度快的特性,因此是实现三维信息永久存储的关键载体。一般地,全息光聚合物的制备过程和全息性能可通过调控激光全息光聚合反应进行瞬时控制和空间调控,其核心问题和难点是如何在快速全息记录条件下控制全息光聚合反应动力学和凝胶化行为,以提高单体扩散以及功能组分与聚合物的相分离,进而获得高性能全息光聚合物材料。
  本文首先提出了一个全新的科学概念“光引发-阻聚剂”。在可见光光照下,它同时产生具有引发聚合和阻聚功能的两种自由基,其中氨基亚甲基自由基引发光聚合反应,而羰基自由基则在一定程度上终止链增长反应。羰基自由基的阻聚作用显著延迟了光聚合凝胶时间,扩大了相干亮区和相干暗区之间凝胶时间的差别,因此促进了单体/液晶复合体系的光聚合相分离程度,将全息聚合物分散液晶(HPDLCs)光栅的衍射效率提高了9.0倍。基于光引发-阻聚剂的光聚合动力学和相分离研究,证实了HPDLCs光栅形成机理,解决了快速全息记录下、体系相分离程度难以提高的难题,为制备可逆响应的高性能光聚合物材料提供一种简单、有效和经济的全新途径。同时也改变了光聚合领域中染料自由基不利于光聚合反应、需要通过氧化或者溴化方式予以清除的传统观念。光引发-阻聚剂与两步全息图像存储技术结合,实现了20×20mm2和70×80mm2的三维彩色全息存储与读取,在3D显示、立体广告和高端防伪等领域具有潜在应用价值。
  其次,在单体/液晶复合体系中引入低粘度的超支化单体,结合光引发-阻聚剂延迟光聚合凝胶化过程的作用,进一步促进单体和液晶的扩散,强化液晶与交联聚合物之间的相分离。当体系中混合单体平均官能团数从1.5增加到5.9时,单体最终转化率降低,光聚合速率先增加后降低,HPDLCs全息光栅衍射效率从0增加到94%,突破了平均官能团数高于4.0时、HPDLC光栅衍射效率低于50%的极限。当混合单体的平均官能团数为4.4时,形成了衍射效率高(97%)的HPDLC一维光子晶体,这种结构规整、界面清晰、分布均匀、宽度为273±48nm的液晶带在激光调制和显示领域具有广泛的应用前景。
  随后,在光引发-阻聚剂和超支化单体的基础上,引入三种官能团不同的多面体低聚倍半硅氧烷(POSS),制备了有机-无机杂化全息光聚合物。研究表明,八双键 POSS由于粘度大、反应活性位点多,明显降低了体系的光聚合速率、单体转化率及全息光栅衍射效率;单双键POSS对光聚合动力学的影响规律复杂,但保持了较高的光栅衍射效率;单氨基POSS显著提高了单体/液晶复合体系的光聚合速率和单体转化率,也提升了HPDLCs的衍射效率。当体系中Si含量相当时,单氨基POSS对提高光聚合速率、单体转化率、HPDLCs光栅衍射效率、玻璃化温度和热分解温度的贡献最大,形成的全息光栅衍射效率高(97%)、对比度大(CR=20.0)、电场响应快(on=1.5 ms,of=3.0 ms),有望在显示和全息投影等领域得到应用。
  最后,通过thiol-Michael阴离子聚合和thiol-ene自由基聚合的two-stage正交点击化学,调控thiol与碳碳双键的官能团数比,并引入新型高折射率单体,制备了玻璃化温度和橡胶态储能模量可调、感光灵敏度高(2.3cm/mJ)、衍射效率高(82%)和角度选择性窄(1.50)的固态自支撑全息光聚合材料。并结合柱面透镜技术,制备了透射型梯度彩虹全息图。这种固态全息光聚合物的制备方法摒弃了传统溶剂法的缺点,具有环境友好、感光灵敏度高、抗氧阻聚和无光散射的特性,在数据存储、高端防伪等领域具有重要的应用价值和前景,也为光学器件制备和医学器官修复提供了一种新方法。
[硕士论文] 苏琰儒
分析化学 河北大学 2013(学位年度)
摘要:本论文研究了光电功能有机分子的超高密度信息存储。设计并合成了具有推拉电子基团的有机分子2-((5-(5-(4-(dim-tolylamino)phenyl)thiophen-2-yl)Thiophen-2-yl)methylene)malononitrile(TPTTMM)和2-((5-(5-(4-(9H-carbazol-9-yl)phenyl)thiophen-2-yl)thiophen-2-yl)methylene)malononitrile(CPTTMM)。通过在STM针尖和高定向裂解石墨衬底间施加脉冲电压,在TPTTMM和CPTTMM薄膜上实现了纳米信息点的写入,信息点平均的直径分别为4.0nm和8.0nm。理论计算表明形成信息点的原因是分子间电荷的转移。本工作为进一步通过基团优化开发设计可逆的超高密度信息存储材料提供了新的思路。
  为了研究分子共平面性对信息存储的影响作用,我们又设计并合成了具有推拉电子基团的有机分子T,这种材料也具有不可逆的光致变色行为,可用做光存储材料;运用STM技术可以在其薄膜上实现纳米尺度信息点的写入,可用做电学信息存储材料。结果表明共面性太好不利于电荷转移的稳定性,从而不利于信息存储的研究,平面性太差会使电子离域程度下降,形成不可逆的信息存储。因此控制好平面的程度对可逆信息的存储有一定的作用。
[硕士论文] 裴健学
光学工程 大连理工大学 2013(学位年度)
摘要:随着社会的不断发展,人类所掌握的知识越来越多,尤其是进入21世纪后,信息量呈现一种爆炸式的增长,速度比以往任何时候都快的多,现有的存储技术已经远远不能满足知识大爆炸的时代背景。因此,超高密度的存储技术的发展和革新已经成为了时代发展的必然要求,尤其是近场光存储,以其能够突破衍射极限限制的优点吸引了众多科研工作者的关注。
  首先,本文对光存储技术的历史进行了简单的介绍,并且给出了限制当前光存储发展的原因---衍射极限的概念。目前,蓝光光盘(激光为蓝光)单片容量可达到27GB。由于光的衍射极限的限制,传统的远场光存储发展的潜力十分有限。将来发展的大方向主要包括能够突破光盘平面限制的三维光学体存储和突破衍射分辨率极限的近场光学存储技术。本文对这两种存储技术分别做了介绍。
  其次,本文介绍了表面等离子体的基本概念。通过阐述表面等离子体的发现历程以及金属中等离子体的几种模态,使大家对于本文研究锥尖尖端电场增强特性的原理有一个详尽的了解。随后简单介绍了表面等离子体极化激元的几种激励方法。
  最后,本文通过使用有限元方法(Finite Element Method),详细分析了锥尖长度和入射光与锥尖轴线夹角对电场局域增强的影响。工作目的是寻求最优的锥尖形貌,使其达到锥尖尖端电场增强的最大值。在前人的工作中,人们仅仅对单独的锥尖进行研究,这样只能在一定程度上反映出锥尖增强的光学响应特性。在实际应用中,锥尖还需要一系列的配套设施,其中最不能忽视的就是记录介质的影响。本文尝试把记录介质引入到了模拟计算中,并且研究了记录介质的介电常数对电场增强的影响。这些模拟的结果不仅可以应用在超高密度的光存储上,也能应用在传感器的设计和制作上。通过一系列的计算我们得出最优解:当入射光波长为632.8nm时,Si3N4圆锥尖外包裹一层20nm厚金膜,在锥尖长度为450nm和入射光与锥尖轴线夹角为113度时,电场的局域增强最大。记录介质的存在使得圆锥尖电场增强的强度更强,并且增强的范围更加局域,光学的斑点更小,因此可以得到更小的记录点。
[硕士论文] 屈登学
光学工程 太原理工大学 2013(学位年度)
摘要:微阵列技术作为一种强大的生物检测与分析方法,近年来得到了广泛的关注和研究,但是由于生物芯片点样仪和激光荧光扫描仪价格昂贵,致使微阵列技术的应用仍局限于大型医院和专业的生物实验室,而无法得到广泛推广。研发低成本、易操作的生物分子快速、定量分析方法对于提高公共健康质量,尤其是疾病的早期和在线诊断(point-of-care,POC)具有非常重要的意义。随着喷墨打印机的广泛应用,以及计算机光驱/光盘的全面普及,利用喷墨打印技术在光盘塑料基底上制备多通道微阵列,同时结合光驱/光盘的分子检测技术,有望成为新一代具有应用前景的医疗诊断工具。
   本文主要研究了利用喷墨打印机制备生物检测DVD光盘,并且利用普通光驱信号识别方法进行了定量检测。值得一提的是,研究中所使用的仪器均为大量普及的商用产品,因此该方法最大的优势就是检测成本低、操作简单、易于推广。本论文主要完成以下工作:
   1.成功地将DVD光盘表面聚碳酸酯材料由疏水性改变为亲水性。经过紫外臭氧处理后,水在其表面的接触角从88.07°减小到9.33°。
   2.实验制备了PDMS微流体通道,利用它在光盘表面限制生物素-链酶亲和素免疫反应区域,最后通过银染使检测区域内的探测信号放大。利用光盘纠错分析软件将制备好的DVD生物光盘进行扫描和数据读取,通过分析单位面积内的错误数和光学灰度值,进行定量检测。与CD生物检测光盘相比,DVD生物检测光盘具有更高的灵敏度。
   3.对未经改造的商用压电式喷墨打印机进行了色彩管理测试和墨水扩散分析,并且利用喷“墨”打印方法在DVD光盘表面制备不同浓度的多通道生物素-链酶亲和素免疫微阵列结构。研究表明,通过这种制备方法对链酶亲和素的检测灵敏度为0.6μg/mL,检测范围在0.6-1.2μg/mL。实验也表明打印墨盒所需试剂最小容量为500μL,最佳打印次数为5次。
[硕士论文] 姜文影
高分子化学与物理 哈尔滨理工大学 2013(学位年度)
摘要:聚磷腈类衍生物在电致发光材料、光折变材料与太赫兹材料等方面有良好的用途,在非线性光学材料领域具有广泛应用前景,研究新型聚磷腈类衍生物非线性光电材料成为研究的热点之一。1,8-萘酰亚胺衍生物是一类具有强烈荧光的化合物,若通过接枝反应与聚二氯磷腈接枝得到含1,8-萘酰亚胺聚磷腈,再偶合偶氮生色基团得到含偶氮生色团1,8-萘酰亚胺聚磷腈新型非线性光电材料的研究具有重要意义。
  在4-乙氧基-N-羟乙基-1,8-萘酰亚胺、聚二氯磷腈制备的基础上研究了含1,8-萘酰亚胺聚磷腈合成工艺及利用微波辐照制备非线性光电材料含偶氮对硝基苯胺生色团1,8-萘酰亚胺聚磷腈和含偶氮2,4-二硝基苯胺生色团1,8-萘酰亚胺聚磷腈的偶合工艺;并相应地表征其结构,对其荧光性及非线性电光系数进行了测试分析。
  1,8-萘酰亚胺合成工艺,由乙醇钠替换了原本的乙醇和氢氧化钾作为反应物,与4-溴-1,8-萘酐和乙醇胺在无水乙醇中回流反应所得的产物反应制得,产率高达89.6%。聚二氯磷腈合成工艺为采用AlCl3作催化剂250℃下,反应时间8h,其产率达到56.9%。含1,8-萘酰亚胺聚磷腈制备工艺是由4-乙氧基-N-羟乙基-1,8-萘酰亚胺醇钠盐滴加到聚二氯磷腈中,30℃下反应48h,产率达44.1%,接枝率为14.3%。制备含偶氮对硝基苯胺生色团1,8-萘酰亚胺聚磷腈与含偶氮2,4-二硝基苯胺生色团1,8-萘酰亚胺聚磷腈偶合工艺条件为辐射功率400W,反应时间10min,温度25℃;前者产率达到36.3%,接枝率为10.7%;而后者为43.2%,接枝率为11.1%。
  利用红外光谱、紫外可见光谱、元素分析等表征手段对所得产物进行结构表征。
  对4-乙氧基-N-羟乙基-1,8-萘酰亚胺,含1,8-萘酰亚胺聚磷腈,含偶氮对硝基苯胺生色团1,8-萘酰亚胺聚磷腈与含偶氮2,4-二硝基苯胺生色团1,8-萘酰亚胺聚磷腈的荧光性能进行测试分析,结果表明:以上物质都具有荧光,且荧光光谱都在蓝光范围;含偶氮对硝基苯胺生色团1,8-萘酰亚聚磷腈有三处激发和发射光谱,有一处的发射光谱有微弱的绿光。对制备的含偶氮生色团的两种非线性光电材料电光系数进行了测试分析,结果表明含偶氮2,4-二硝基苯胺生色团1,8-萘酰亚胺聚磷腈的电光系数(2.95pm/V)大于含偶氮对硝基苯胺生色团1,8-萘酰亚胺聚磷腈电光系数(1.57pm/V)。
[硕士论文] 柯庆福
微电子学与固体电子学 厦门大学 2011(学位年度)
摘要:光盘存储技术在信息社会中发挥着越来越重要的作用,PDIC(PhotodetectorIntegrated Circuit)是光盘存储系统光学头的关键元件之一。与传统混合集成的PDIC相比,单片光电集成的PDIC具有低成本、高性能的优势,现已成为硅基光电集成(OEIC)研究的一个热点。虽然全球绝大部分光学头生产厂商都在中国大陆,但PDIC芯片都依靠进口。相比国外,国内对于该技术的研究还处在起步阶段,因此研究单片光电集成的PDIC对于打破国外垄断、提高我国DVD光学头产业的整体技术水平及核心竞争力具有一定的积极意义。
   商业化的BCD(Bipolar CMOS DMOS)工艺比标准CMOS工艺多了一个N型埋层,N型外延层中杂质掺杂浓度较低,利用这一特点可以构建P+/N型外延层/N阱埋层(类似PIN)结构的光电探测器。因此,本文采用低成本的0.5μmBCD工艺研制了用于DVD机的单片集成PDIC,主要的工作内容如下:
   1.从低成本角度出发,利用BCD工艺埋层的BN+特点设计了与工艺完全兼容的适合650nm波长的P+/N-EPI/BN+光电探测器,并给出一个完整的等效电路模型。
   2.设计了基于互补式自偏置差分放大器(CSDA)结构的三级负反馈跨阻放大器。为了提高负载能力设计了一个两级运放作为单位增益缓冲器。采用Spectrer软件对负反馈跨阻放大器进行了仿真设计。
   3.为了抑制电源扰动对跨阻放大器的性能影响,设计了一种低压线性稳压器(LDO)。仿真结果表明其输出电压可以达4.36V,有较好的电源抑制比。
   4.采用Cadence软件完成单片集成PDIC的版图设计,并在无锡华润上华流片加工。版图面积约981×1982μm2。
   5.根据实验室的测试条件对流片回来芯片进行了两种形式的封装,并做了具体的测试。测试结果:2.5V反向偏压下,PIN探测器结电容约为0.356PF,650nm波长的响应度约0.185A/W,PDIC中A~D部分的带宽65MHz左右,响应度为21.82mV/μW~28.08mVu/μW;E、F部分的响应度为42.29mV/μW~47.31mV/μW:输出失调电压均小于20mV;功耗约130mw。所测指标均能达到设计要求。
   本文在国内条件下采用低成本的标准BCD工艺自主完成了DVD光学头中PDIC的光电单片集成,研制过程中克服了Si基光电集成中的难题:
   1.成功解决Si基光电集成的难点---利用标准BCD工艺研制出高性能(高探测灵敏度,高传输速率)的650nm的硅基光探测器。
   2.自主建立了一种新的包含光电流、暗电流、结电容、并联和串联电阻、以及噪声特性在内的光电探测器完整的等效电路模型,实现PD与负反馈跨阻放大器(TIA,Tranimpedance Amplifier)的协同设计。
   3.在电路设计中,充分考虑并解决了纵向结构的光探测器PD和横向结构电放大器TIA之间的结构、工艺兼容性问题;解决在光照下电子电路避免光信号干扰的问题。
[硕士论文] 肖云钞
微电子学与固体电子学 华东师范大学 2011(学位年度)
摘要:光存储器是近年的研究热点,更是未来光信号处理系统及光子计算机的重要发展趋势。图像传感器是摄像头最核心的部件,是数字相机的心脏,已经广泛应用于数码照相机及太空探测等领域。因此研究具有光子存储特性和电荷转移特性的光电器件及其读出,有利于改变国内在这一领域的落后局面,有助于推动整个光机电领域的发展。根据光电器件的不同特性,读出也各不相同。本文按照新原理光电器件读出与测试分为三个部分。
   第一部分为第二章节,分析光子储存器件倒空读出效果并得出电荷储存量,给出了这种光电存储器的光照强度和积分时间两个基本调控参数,说明了研制光电存储器的可行性;后一部分分析这类器件作非倒空探测读出在弱光或强光照射条件下的参数设定问题。第二部分为第三章节,针对探测读出设计驱动电路,包括基准电压源、时钟电路、数字控制电路,提供必须的模拟电压和数字信号,实现芯片的集成化、智能化和小型化。第三部分为第四章节,针对GaAs基CCD的特点,设计了一种线阵CCD直接注入读出电路;分析CCD转移脉冲控制电路的分类和优缺点,设计了四相CCD控制电路,给出了四相和二相CCD控制电路时序图。
  
[硕士论文] 徐建斌
光学 河南大学 2011(学位年度)
摘要:光致聚合物材料具有衍射效率高、感光灵敏度高、折射率调制度大、成本低廉、制作简单等优点,这使其成为人们研究光全息存储材料领域中的重点和热点,同时光致聚合物也被认为是最有前途和最先被用作全息存储的介质,目前在高密度全息存储研究方面,越来越多的科研人员和机构开始关注光致聚合物材料的研究并取得了丰富的成果。
   本文在总结光致聚合物材料的研究现状的基础上,制作几种宽带敏感的光致聚合物样品,并对它们的光化反应动力学过程进行了一定研究:
   1.分别合成了VB2敏化的光致聚合物(样品1),VB2与AzureⅠ共同作为光敏剂敏化的的光致聚合物(样品2),VB2与AzureⅡ共同作为光敏剂敏化的的光致聚合物(样品3),并分别测试了三种样品的吸收谱线。
   2.测试了VB2敏化的光致聚合物(样品1)不同染料浓度下的衍射效率以及透过率实验数值,并对透过率实验数值进行了曲线拟合。通过拟合曲线,得出了不同染料浓度下VB2敏化的光致聚合物的光漂白速率常数kp、摩尔吸收系数ε、量子产率φ、散射损失相关系数Tsf的具体数值,并对其变化规律进行了讨论。
   3.测试了VB2和AzureⅠ共同敏化的光致聚合物(样品2)不同膜厚度下的透过率实验数值,并对实验数值进行了曲线拟合。通过拟合曲线,得出了不同膜厚度下VB2和AzureⅠ共同敏化光致聚合物的光漂白速率常数kp、摩尔吸收系数ε、量子产率φ、散射损失相关系数Tsf的具体数值并对其变化规律进行了讨论。
   4.测试了VB2和AzureⅡ共同敏化的光致聚合物(样品3)不同曝光强度下的透过率实验数值,并对实验数值进行了曲线拟合。通过拟合曲线,得出了不同曝光强度下VB2和AzureⅡ共同敏化光致聚合物的光漂白速率常数kp、摩尔吸收系数ε、量子产率φ、散射损失相关系数Tsf的具体数值并对其变化规律进行了讨论。
   5.测试了VB2和AzureⅡ共同敏化的光致聚合物(样品3)不同曝光波长的透过率实验数值,并对实验数值进行了曲线拟合。通过拟合曲线,得出了不同曝光波长下VB2和AzureⅡ共同敏化光致聚合物的光漂白速率常数kp、摩尔吸收系数ε、量子产率φ、散射损失相关系数Tsf的具体数值并对其变化规律进行了讨论。
[博士论文] 胡盛勇
精密仪器及机械 中国科学技术大学 2011(学位年度)
摘要:本论文对一种悬线带5°夹角的三维悬线式蓝光光学头力矩器进行了磁场分析、模态和谐响应分析,通过与实验对比建立三维悬线式蓝光光学头力矩器的磁场、低频特性参数的仿真计算模型,同时对力矩器等效刚度模型和灵敏度方面等参数进行理论探讨和优化。
   首先介绍光学头系统组成以及力矩器实现聚焦运动和循迹运动的控制原理。力矩器作为光存储读取系统光学头中最重要的部件之一,其性能的好坏决定着整个读取头的好坏。随着光存储的发展,特别是蓝光存储的出现传统的二维悬线式力矩器已经不能满足需要,三维悬线式力矩器则成为新的发展方向。在国内对于力矩器的研究还停留着二维力矩器上,而新的三维悬线式力矩器则国内还处于空白。三维悬线式力矩器相对于二维力矩器具有更复杂的结构和更高的灵敏度,其结构尺寸也越来越小,因此具有很高的研究价值。力矩器的两个主要运动:聚焦运动和循迹运动是力矩器最主要的方向上的参数,两个方向上的特性参数和实验测试方法以及光学光学头实现聚焦运动和循迹运动的原理都进行了测量和介绍。
   利用有限元软件ANSYS的磁场分析模块,建立了三维悬线式蓝光光学头力矩器的磁场分析模型。三维悬线式力矩器实现聚焦运动、聚焦运动和倾斜补偿运动是通过磁场中的通电线圈受力来实现的。对力矩器的磁场分布建立理论模型,永磁铁磁场模型采用磁极化理论来建立,而毕奥-萨伐尔定律来建立通电线圈的磁场模型。利用有限元软件ANSYS中的电磁场模块,对线圈实体建模,并把电流源以电流密度的方式输入,用矢量单元SOLID97代替标量单元,用MVP的方法求解得到力矩器线圈上的磁场分布和有效受力。
   建立了三维悬线式蓝光光学头力矩器的低频特性仿真分析模型。三维悬线式力矩器主要由可动部件和不可动部件组成,其中不可动部件主要包括磁铁和轭铁为磁场的主要组成部分,可动部件包括物镜架、物镜、五组线圈和六根悬线。三维悬线式力矩器在工作的时候是始终处于一种振动状态。三维悬线式力矩器的力学特性参数如一阶共振频率、一阶共振峰值、5Hz灵敏度和200Hz灵敏度等是体现力矩器性能的主要参数。利用ANSYS中的模态分析模块提取力矩器可动部件的模态。可动部件的低频区域主要为聚焦方向、循迹方向和倾斜方向上的固有频率分别50.5Hz,54.8Hz,205.2Hz,三种模态模拟结果与实验对比误差小于1%;可动部件的高频区域模态主要是物镜架组件的弹性共振,且二阶共振频率均大于20kHz。采用ANSYS软件中的谐响应模块对力矩器的特性参数进行模拟,而力矩器中的阻尼胶效应则使用等效阻尼系统来模拟,通过与实验对比仿真结果误差在5%以内。
   利用材料力学建立了三维悬线式蓝光光学头力矩器的等效刚度模型。根据振动原理知道六根悬线都作为理想的悬臂梁结构处理且这六根悬线为并联的方式。对每根悬线进行受力分析,采用材料力学中梁的挠度原理求解得到力矩三个方向的等效刚度模型,通过与实验结果对比误差在5%以内。并对悬线的长度、半径、夹角、不同截面以及六根悬线截面的进行不同设计为力矩器的频率优化提供设计方案。
   采用正交试验设计做为分析方法,提取力矩器磁场的七个磁场因子对力矩器的灵敏度进行优化。对力矩器磁场因子提取七个因子,利用三水平七因子的正交表分析,发现永磁铁的位置和其磁极方向对力矩器的灵敏度有较大的影响可以提高接近40%,为力矩器的灵敏度设计提供了设计基础。
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