[发明专利]基于半导体杂质掺杂的胆甾相液晶的光存储器及存储方法

说明书

技术领域

本发明属于光电信息处理的技术领域，涉及到一种能对光学信号进行存储的、基于半导体材料掺杂的胆甾相液晶的光存储器。

背景技术

当今是信息时代，需要对海量的数据进行存储。目前的存储方式主要有磁存储和光存储两种。磁存储是传统的存储方式，存储的密度小而且只能方便对电子信号进行记录。由于目前的现状是信息量非常庞大，并且信息的载体由传统的电子变成光子，越来越多的场合（比如光信号的传播、运算和存储）要求能直接对光信号处理，因此光存储作为一种新兴的存储技术越来越得到关注。光存储器件的原理主要是通过全息记录的方式，利用两束写入光（一束是携带信息的信号光，一束是参考光）在存储介质上产生干涉并记录干涉图样，在需要信息的时候通过光学系统（比如读出光的衍射）直接提取出来，因此存储介质材料的好坏直接影响光存储器的性能。

目前光存储介质主要是无机的铁电晶体和有机聚合物，其往往需要数千伏的高电压，并且记录的质量不高、稳定性差、制备困难（无法形成大面积均匀的介质），限制了该领域的发展。与此同时，基于液晶材料的存储介质则令人格外关注，因为液晶具有自组装性、较大的光学各向异性、以及能在外电场和光场下重新取向等独特优点，因此被广泛应用于显示器、存储器、空间光信号调制器、可调光栅、光开关和非线性光学器件等方面。

液晶存储器主要包括两类，基于掺杂的向列相液晶光存储器和基于纯的胆甾相液晶电存储器，两者都有各自的特色和不足。对于前者，主要是利用光折变效应来实现光信息的响应和存储。在掺杂的向列相液晶体系中，杂质在光照下生成光生载流子，在外加直流电场和浓度分布场下发生漂移和扩散，最后形成内建电场，将光信号记录下来。由于光折变是一个积累效应，因此掺杂液晶具有很高的灵敏度，能够响应非常弱的信号光。但是光折变的存储功能是依靠内建电场的，随着内建电场的逐步衰减，存储的质量逐渐变差甚至消失，并且在存储过程中一直需要外加电场。对于后者，主要是依靠胆甾相液晶在电场作用下的畴变换（场致相变）来实现对电信号的存储。胆甾相液晶在没有电场作用时处于平面织构状态，当施加比较强的电场时则转换到焦锥织构，这两种织构状态能够很好地保持，不需要外加电场，因此是双稳态，能够实现非常长时间的存储功能，并且具有很高的存储质量。如果要删除存储信息，只需要再加一个很强的电脉冲，胆甾相液晶就能从焦锥织构相变到向列相液晶再回复到平面织构的状态。虽然胆甾相存储器具有很好的存储效果，但是由于不具备光折变效应，因此只能够对电信号进行存储，无法对光信号进行存储。

上述论述内容目的在于向读者介绍可能与下面将被描述和/或主张的本发明的各个方面相关的技术的各个方面，相信该论述内容有助于为读者提供背景信息，以有利于更好地理解本发明的各个方面，因此，应了解是以这个角度来阅读这些论述，而不是承认现有技术。

发明内容

本发明的目的在于避免现有技术中的不足而提供一种基于半导体杂质掺杂的胆甾相液晶的光存储器，其能够实现对微弱的光信号进行高质量的存储。本发明还提供了一种存储方法。

本发明的目的通过以下技术方案实现：

提供一种基于半导体杂质掺杂的胆甾相液晶的光存储器，包括液晶层，液晶层的上表面从下到上依次设有上PI取向层、上ITO电极、上玻璃基板，液晶层的下表面从上到上依次设有下PI取向层、下ITO电极下玻璃基板，所述液晶层的液晶为纳米棒状ZnO颗粒掺杂的胆甾相液晶，所述纳米棒状ZnO颗粒的直径为5-10nm，长度为30-50nm，掺杂浓度为重量百分比0.08%-0.15%。

其中，所述上PI取向层和下PI取向层均经过摩擦处理，摩擦方向反向平行。

其中，所述胆甾相液晶的螺距为0.3μm -0.8μm。 

其中，所述液晶层的厚度为5μm -15μm。

一种采用如上所述的光存储器进行光信号存储的方法，利用光折变效应将微弱的光信号写入到胆甾相液晶层中，使之形成与信号对应的周期结构，利用胆甾相液晶的双稳态畴实现光信号的存储和删除。

本发明则对记录介质进行了改进，使用半导体杂质对胆甾相液晶进行掺杂来实现光折变功能，能够对光信号灵敏地响应并记录，并利用胆甾相液晶的双稳态畴来存储光信息。本发明功耗低，在存储阶段能够长久保持存储的质量，比如读出光的衍射效率可以保持数月依然不变。

附图说明

利用附图对本发明作进一步说明，但附图中的实施例不构成对本发明的任何限制，对于本领域的普通技术人员，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据以下附图获得其它的附图。