矢量衍射理論在信息存儲(chǔ)多層膜中的應(yīng)用研究.pdf

1、隨著信息存儲(chǔ)技術(shù)的日益迅速發(fā)展，人們希望進(jìn)一步提高存儲(chǔ)密度和存儲(chǔ)速度。目前主流的存儲(chǔ)技術(shù)包括磁存儲(chǔ)、光存儲(chǔ)、磁光存儲(chǔ)和半導(dǎo)體存儲(chǔ)器等。其中前三者均為多層膜結(jié)構(gòu)。在光存儲(chǔ)和磁光存儲(chǔ)中，為了提高存儲(chǔ)密度采用短波長(zhǎng)光源及高數(shù)值孔徑光學(xué)系統(tǒng)，以高度會(huì)聚的短波光束獲得足夠小的光斑，來(lái)讀/寫(xiě)亞微米尺度的存儲(chǔ)單元。在磁存儲(chǔ)中，為了獲得足夠小的記錄單元，需要提高磁性記錄材料的矯頑力，這要求在信息寫(xiě)入過(guò)程中，為了使寫(xiě)磁場(chǎng)不致過(guò)大，需要用激光對(duì)要寫(xiě)入磁區(qū)進(jìn)

2、行加熱處理。在這些存儲(chǔ)技術(shù)中，均涉及到光在存儲(chǔ)介質(zhì)中傳播以及由此引起的熱量分布問(wèn)題。為了獲得性能優(yōu)良的存儲(chǔ)多層膜結(jié)構(gòu)，需要進(jìn)行大量的數(shù)值計(jì)算。在數(shù)值模擬中，原先對(duì)于光在多層膜結(jié)構(gòu)中的模擬工作是采用平面波近似，即將入射光看作是理想的平面波。但是為了提高存儲(chǔ)密度，通常將短波長(zhǎng)激光會(huì)聚成很小的光斑。這樣，原來(lái)將入射光視為平面波的近似就顯得有些粗糙。它本身的參數(shù)不能完全反映出入射激光的性質(zhì)，比如激光光斑的大小，而這些性質(zhì)在實(shí)際中需要被考慮進(jìn)去。

3、 為此，我們提出一種方案來(lái)解決上述問(wèn)題，達(dá)到可以模擬任意形式光波在多層膜結(jié)構(gòu)或超晶格結(jié)構(gòu)中傳播的目的。我們結(jié)合了矢量衍射理論(角譜分析)和光學(xué)矩陣法(0MM)以及復(fù)矢量疊加方法來(lái)實(shí)現(xiàn)獲得任意波形在多層膜中傳播性質(zhì)的目的。首先，我們用角譜分析將任意光波分解成一系列不同振幅和不同傳播方向的平面波，這樣，復(fù)雜光波的傳播問(wèn)題被分解成一組簡(jiǎn)單的平面波傳播問(wèn)題。對(duì)于平面波傳播問(wèn)題，采用比較成熟的光學(xué)矩陣方法處理。它以麥克斯韋電磁理論為基礎(chǔ)，

4、從多層膜膜系的介質(zhì)邊界矩陣和傳輸矩陣出發(fā)，導(dǎo)出多層膜各層之間的遞推關(guān)系式，進(jìn)而得到多層膜內(nèi)各種光學(xué)和磁光性質(zhì)。當(dāng)每支平面波在多層膜中傳播性質(zhì)由光學(xué)矩陣法得出之后，再用復(fù)矢量疊加而后得到最終的結(jié)果。為了提高計(jì)算效率減少計(jì)算時(shí)間，在角譜分析過(guò)程中我們使用了快速傅立葉分解算法(FFT)。它是計(jì)算離散傅立葉變化的優(yōu)化算法，從而節(jié)省了大量的計(jì)算資源和計(jì)算時(shí)間。文中我們主要以高斯型激光為例，通過(guò)它在磁光多層膜結(jié)構(gòu)中磁光效應(yīng)的模擬結(jié)果與實(shí)驗(yàn)結(jié)果的對(duì)比