多波长写入多层光信息存储和处理元件
专利汇可以提供多波长写入多层光信息存储和处理元件专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 发明 是一种多 波长 写入的多层光信息存储和处理元件。它是由多种具有不同写入和发射波长的 电子 俘获材料敷在衬底bN上的存储膜层aN构成的层数N≥2的多层元件。其膜层表面上有必要的滤光膜和保护膜。本发明可做为高 密度 光信息存储和处理元件，应用范围广。，下面是多波长写入多层光信息存储和处理元件专利的具体信息内容。
1.一种多波长写入多层光信息存储和处理元件，在衬底b上 敷有电子俘获材料做为存储膜层(a)，在存储膜层表面上有滤光膜(c) 和保护膜(d) 其特征在于含有N≥2层的存储膜层(a)，即有：第一 存储膜层(a1)，第二存储膜层(a2)，…第N存储膜层(aN)；相对于每 一存储膜层(a)有一层衬底(b)，因此，相应有N层衬底(b)，即有： 第一衬底(b1)，第二衬底(b2)，…第N衬底(bN)。
2.根据权利要求1的光信息存储和处理元件，其特征在于构成 存储膜层(a)的电子俘获材料是SrS，或者是CaS，或者是CaxSr1-xS， 其中S为Ce，或Sm，或Cu，或Eu。
3.根据权利要求1的光信息存储和处理元件，其特征在于衬底 (b)是滤光介质层，或者是单面涂以窄带通滤光介质膜或反射膜的 光学介质层或滤光介质层。
4.根据权利要求1或2或3的光信息存储和处理元件，其特征 在于所说的第一存储膜层(a1)，第二存储膜层(a2)，…第N存储膜层 (aN)的每一层的写入光是各自独立，互不干扰的。
5.根据权利要求1或2或3的光信息存储和处理元件，其特征 在于所说的第一存储膜层(a1)，第二存储膜层(a2)，…第N存储膜层 (aN)的每一层的发射光能透过复盖其上面的各层。
本发明是一种用于计算机数据处理的光存储和图象处理元 件，这种元件由多层不同的红外激励发光材料构成，它能用不同波 长的光写入信息，用近红外光读出信息，读出信号为在可见光区具 有不同光谱响应的不同颜色的发光。因而信息的读写能在各层间 并行的操作，互不干扰，从而可使存取速率加快。存储密度也将进 一步扩大。
光信息存储和处理技术的发展需要速度快，容量大，稳定性 好，能并行，实时的对光信息进行存储和处理的器件。红外激励发 光材料具有理想的特点。与其它的光存储材料不同，这种材料用 波长λ1的光写入信息，用波长为λ2的近红外光读出信息，读出信 号为具有第三种波长的可见光。三束光在频率上是分离的，互不 干扰；这种光存储器的读出信号对写入光和读出光具有几个数量 级的响应范围，并且能用较低功率的激光快速写入。[见美国专 利：US 4806772(HO5B33/)；US 4812659(HO5B33/00)；US 812660(HO5B33/00)和本发明人中请的专利，申请号： 95111585.5及95111675.4]。上述专利提供了不同种类的电子俘 获光存储的材料或单层元件。
本发明的目的是提供一种多波长写入的多层光存储和信息处 理元件；这种多层结构的元件可用多种不同波长写入，用相同或不 同的近红外光读出，输出信号为不同颜色的可见光。
本发明是利用各层的材料具有不同的写入光谱和透射光谱分 布的特点，能用一个多波长光源或二个以上的或可调谐光源，同时 借助层间介质的滤波作用来写入信息。利用各层读出信号光色不同 来从光谱上分离和比较各层信息；利用读出光的强度和焦长的变化 来进行层间的选择读出。
本发明的多层光存储元件的构成如图1-4所示。其中数字a1， a2，…aN，表示不同的电子俘获材料的膜层(通常为4-20μm厚)， N为元件存储膜层的层数N≥2，而b1，b2，…bN为其相应的衬底， c和d分别为必要的滤光膜和保护膜。所以，本发明的多层光存储 元件含有N≥2层的存储膜层a，即有：第一存储膜层a1，第二存 储膜层a2，…第N存储膜层aN。相对于每一存储膜层a有一层衬 底b，因此：相应的有N层衬底b，即有：第一衬底b1，第二衬底 b2，…第N衬底bN。选择性能合适的电子俘获材料的膜层a1，a2，… aN，敷在衬底介质b1，b2，…bN上，衬底b1，b2，…bN可为某种滤 光介质层，或其另一面涂以窄带通的滤光介质膜或者是对某一波段 的反射膜的光学介质层或滤光介质层(例如b1层上紫外反射膜应反 射掉λ＜300nm的所有紫外光，因为紫外光对其余各层的材料都有 写入作用)。
可利用的电子俘获材料及其有效写入波长和读出信号波长在 表1中给出。
表1 序号 材料 有效写入波长 有效读出波长 信号光谱范围 I CaS(Ce，Sm) ＜300nm# 800-1600nm 490-590nm II SrS(Cu，Sm) 320-380nm 750-1400nm 470-570nm III SrS(Ce，Sm) 410-460nm 750-1400nm 460-560nm IV CaxSr1-xS(Cu，Ce，Sm) 320-460nm 750-1400nm 460-560nm V SrS(Eu，Sm) 420-540nm 750-1400nm 580-650nm VI CaS(Eu，Sm) 440-580nm 800-1600nm 610-670nm VII CaxSr1-xS(Eu，Ce，Sm) 430-560nm 800-1550nm 600-660nm
#.对所有五种材料，波长λ＜300nm的紫外光都是有效写入光。
上述材料可按不同的顺序排列组合成多层光存储元件，组合的 原则如下：
1.对某一层的写入光不造成对其它层的干扰，也就是说各层 的写入光是各自独立互不干扰的，如对a2层的写入光不造成对a1 和a3层的干扰；
2.每一层的发射光能从其上面各层透过，如对a2层的发射光 能够透过覆盖其上面的a1，b1层等；
3.层间的距离适当选择，使之有利于各层清晰的写入或读出；
4.适当的选择材料的顺序尽可能的减少层间的干扰；
本发明元件的制做方法
1.利用已有的技术将各种电子俘获材料薄膜a1，a2，…aN，做 在衬底b1，b2，…bN上，如b1可为不透紫外光的滤光介质或其另 一面涂以全反射紫外光(λ＜300nm)的介质膜，衬底的厚度在0.5- 2.0mm之间，材料可为氧化铝晶片，或石英片，滤光玻璃或硬质 有机薄片；
2.用透明粘合剂(如多聚物，有机树脂等)逐层胶合，或边缘胶 合，层间充以折射率匹配液，最后涂以保护膜或塑封，如图1-4所 示。
本发明元件的用处广，如：
2.用于图象识别或相联存储器；
3.光学图象和信息存储器件；
4.计算机的某种硬件，等。
本发明元件的优点：
1.本元件具有电子俘获材料带来的各种优点如：存取速率快， 没有热效应；灵敏度高，适宜选择写入和读出光源，讯/噪比高， 读/写/擦方便等；
2.因多层存储，进一步扩大了容量；
3.因并行操作，进一步提高了速度；
4.使用多波长，增加控制通道，等。
附图：
图1.二层光信息存储和处理元件结构示意图
图2.四层光信息存储和处理元件结构示意图
图3.八层光信息存储和处理元件结构示意图
图4.多层光信息存储和处理元件结构示意图
实例1：当N＝2时选择一块不透紫外光的介质作为衬底b1， 或涂以反射紫外光的膜层c，然后在衬底一面涂CaS(Ce，Sm)膜 层作为层a1，另一面涂材料VI[CaS(Eu，Sm)](或材料V和VII)薄膜 作为层a2。表面涂以保护膜d或塑封，即得一种最简单的二层结构 的元件，如图1。
对这种元件，可选择λ＜～280nm的紫外光作为层a1的写入光， 因衬底b1或c不透紫外光，层a2不受紫外光的干扰；选择440-560nm 之间的任何可见光对层a2写入信息时，同样不影响层a1。
读出时可用850-1550nm之间的任何红外光源。逐层读出或擦 除时可采用掠入射的方式；对于逐点读出每层的信息，可利用光学 的方法，通过调制红外光的焦距来达到；同时，每层发射的信号光 谱不同，可利用CCD和滤波的方法分别处理。
实例2：当N＝4时
做一个如图2所示的四层元件。层a#-[1]为CaS(Ce，Sm)，其 写入光为λ＜280nm的紫外光，选择一块不透紫外光的介质作为衬 底b1或涂以反射紫外光的膜层c，然后在衬底另一面涂材料II [SrS(Cu，Sm)]薄膜作为层a2，该层选用～320-380nm之间的光写 入；层a3为材料V[SrS(Eu，Sm)]，用～470-490nm的光写入，其 下面的衬底b3选用对λ＜520nm的光截止透过的材料，以便使第四 层a4的材料VI[CaS(Eu，Sm)]的薄膜，不受第三层a3写入光的影响， 而层a4选择540-570nm的光写入信息。
读出时可用850-1550nm之间的任何红外光源。逐层读出或擦 除时可采用掠入射的方式；或用柱面镜将光束汇集成片，利用波导 效应从侧面逐层寻址。对于逐点读出每层的信息，可利用光学的方 法，通过调制红外光的焦距来达到。同时，每层发射的信号光谱不 同，层序的安排有利于信号光的透过，同时可利用CCD和衬底 滤波的方法分离各层读出信号。
实例3：当N＝8时
做一个如图3所示的八层元件。 其中以实例2的四层元件为 第一个单元1；第二个单元2结构为：层a1′为材料I，层a2′为材料 IV，层a3′为材料VII，层a4′为材料VI，原则相同。二个单元a4层与 a4′层通过一红外透过介质b4图中为(F)胶合，对称的组合在一起。 这样信息可从二个方向写入和读出。
读出时可用850-1550nm之间的任何红外光源。逐层读出或擦 除时可采用掠入射的方式；或用柱面镜将光束汇集成片，利用波导 效应从侧面逐层寻址。对于逐点读出每层的信息，可利用光学的方 法，通过调制红外光的焦距来达到。同时，每层发射的信号光谱不 同，可利用CCD和衬底滤波的方法分别处理。
实例4：当N＞8时
做一个多层元件。其中层a1-材料I(写入波长λw→280nm)，层 a2-材料II(λw→320nm)，层a3-材料III(λw→420nm)，层a4-材料VI(λw →360nm)，层a5-材料VI(λw→480nm)，层a6-材料V(λw→450nm)， 层a7-材料VI(λw→530nm)，层ag-材料V(λw→450nm)，层a9-材料 VI(λw→530nm)，层a10-材料VII(λw→430nm)，…等。衬底b1选用 不透紫外光(λ＜300nm)的介质，衬底b5另一面涂有反射波长λ～ 480nm的介质膜。表面塑封并对无用的光屏蔽。层数受膜层透过和 介面反射的限制，需视实际情况而定。
可垂直层面写入，通过变化写入光的焦距，必免层间干扰，也 可通过膜层对写入光的吸收，和拉开相同材料膜层间的距离，来减 少不同层的写入干扰。
读出时可选择～800nm-1500nm的光垂直层面变化焦距对a1， a2，…aN各层寻址，前面各层发射绿光，后面各层发射红光，后面 各层发射能从前面各层透过。也可从侧面用柱面镜将光束汇集成 片，利用波导效应逐层寻址。
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