随着数字时代科技的飞速发展，文字、声音、图像、视频等信息量的增长速度今非昔比。因此，人类社会亟需容量更大、寿命更长、能耗更低的信息存储技术。光存储在存储量、耐久性、可靠性等方面具有显著优势，有取代磁性存储等数据存储方式的巨大潜力。上一代光存储技术（如CD、DVD和蓝光DVD）都是二维（2D）光存储系统，即基于聚碳酸酯的表面改性。目前，由于艾里斑衍射极限和体存储密度的限制，这种光存储技术在存储容量上遇到了瓶颈。近年来，飞秒（fs）激光诱导折射率变化和荧光产生的技术因其速度快、易于实现而备受关注。此外，在透明材料内部的fs-激光-物质相互作用可用于制造波导、微通道和其他三维（3D）功能器件，这充分显示了飞秒激光用于3D光存储的潜力。然而，深层像差、灰阶分配精度低和数据点误码率高等因素导致数据容量仍难以达到TB级。

近日，东南大学物理学院倪振华教授、吕俊鹏教授课题组和南京师范大学刘宏微教授课题组合作，基于PMMA等廉价塑料，采用fs激光直写的方式，诱导其产生荧光并通过荧光显微镜读取，从而实现了基于廉价塑料的大容量数据激光直写和可视化读取。基于该技术的荧光强度和飞秒激光单脉冲能量具有很高的线性度，可以将激光改性产生的荧光强度分配为8个灰阶数据记录点，实现多灰阶光存储，从而成功实现了~1 TB的光学存储。此外，基于飞秒激光直写的存储数据具有误码率低、写入速度快、读取便利性高、稳定性好等特点。这种光学数据存储技术有望提供一种低成本高质量的多维光盘技术，以满足信息时代快速增长的数据量的需求。

该文章以题为“Direct Writing-in and Visualizing Reading-out Data Storage with High Capacity in Low Cost Plastics”发表在Journal of Semiconductors上。

图1. 飞秒激光加工平台光路示意图。

图2. （a）PMMA的光学吸收图以及PMMA化学结构示意图；（b）单脉冲能量40 nJ在PMMA内部存储5层数据阵列（层间距10 μm）的z方向荧光图；（c）层间距10 μm的数据存储以及读取。图形数据分别为南京师范大学校徽（第1层）、东南大学校徽（第2层）、长城（第3层）和阿尔伯特·爱因斯坦（第4层）。

Direct writing-in and visualizing reading-out data storage with high capacity in low-cost plastics

Xin Wei, Weiwei Zhao, Jintao Yang, Yong Zhang, Junming Song, Zhenhua Ni, Junpeng Lu, Hongwei Liu

J. Semicond. 2022, 43(6): 062301 doi: 10.1088/1674-4926/43/6/062301

Full Text: http://www.jos.ac.cn/en/article/doi/10.1088/1674-4926/43/6/062301

来源：半导体学报2022年第6期-中文导读