光信息存储技术与光盘

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1、第三章光信息存储技术与光盘§5.1光盘及存储类型§5.2只读存储光盘§5.3一次写入光盘§5.4可擦重写光盘§5．5光盘衬盘材料§5．6光信息存储新技术光盘存储技术研究始于60年代，真正获得发展在70年代。1972年用聚焦的氢离子激光束在记录介质上烧蚀微孔的方法录制电视节目，用氢－氖激光扫描信息轨道，按反射强度的变化再现已录的信息。1978年激光电视唱片正式在市场出售。1982年出现了记录带有声音的静止图象的光盘．1984年日本研制出可反复擦写的光盘。目前，借助于各种软、硬件，光盘已可以达到数据、图

2、象、声音的综合处理。§5.1光盘及存储类型5.1.1光盘存储类型光存储包括信息的“写入”和“读出”过程。信息写入就是利用激光，将要存储的模拟或数字信息通过调制激光聚焦到记录介质上，使介质的光照微区（直径一般在微米以下）发生物理、化学等变化，从而实现信息的记录效果。而信息“读出”就是利用低功率密度的激光扫描信息轨道，利用光电探测器检测信号记录区反射率的差别，通过解调取出所需要的信息过程。光盘存储类型通常有以下两种。1.记录用光盘也称“写后只读型（draw）”光盘，它兼有写入和读出两种功能，并且写入后不

3、需要处理即可直接读出所记录的信息，因此可作为信息的追加记录。专用再现光盘也称“只读（readonly）”型光盘。它只能用来再现由专业工厂事先复制的信息，不能由用户自行追加记录。§5.1光盘及存储类型只读存储光盘（ROM,Readonlymemory）一次写入光盘（WORM,Writeoncereadmemory）可擦重写光盘（Rewrite）直接重写光盘（Overwrite）5.1.2光盘存储的特点存储密度高存储密度是指记录介质单位长度或单位面积内所存储的二进制位数B。前者称线密度，一般是103B/

4、mm,后者是面密度,一般是105～106B/mm2。在直径为300mm的数字光盘中，光盘纹迹间距为1.6um，每面有54000道纹迹，如果每圈纹迹对应一幅图像，则可供容纳50000多幅静止图像。写入读出率高数字光盘单通道可达25×106位/s。数据传输速率可达每秒几至几十MB量级，并向每秒GB、TB量级发展。存储寿命长光记录中，记录介质薄膜封入两层保护膜之中，激光的写入和读出都是无接触过程，防尘耐污染，因此寿命很长，库存时间大于10年以上，而商用磁盘仅为3～5年。每信息位的价格低、易复制一张CD光盘

5、650MB，仅需5～10元，每MB仅几分钱；一张DVD容量4.7GB，10元左右，每MB不足一分钱。操作方便，易于计算机联机使用。有随机寻址能力随机存取时间小于60ms。§5.2只读存储光盘5.2.1ROM光盘存储原理图5－1是只读存储光盘的存储原理示意图。图5－1ROM刻录示意图激光束被聚焦成～1um光点，光盘的凹坑一般宽度为0.4um，深度为读出光波长/4，约为0.11um，螺旋线型的纹迹间距为1.67um。5.2.2ROM光盘主盘与副盘制备图5－2时光盘制备过程示意图。经过调制的激光束以不同

6、的功率密度聚焦在甩有光刻胶的玻璃衬盘上，使光刻胶曝光，之后经过显影、刻蚀、制成主盘（又称母盘，master），再经喷镀、电镀等工序制成副盘（又称印膜，stamper），然后再经过“2P”注塑形成ROM光盘。图5－2ROM光盘制备过程示意图图5－3ROM主盘、副盘制备工序（P233）衬盘甩胶。对玻璃等衬盘进行精密研磨、抛光后进行超声清洗，得到规格统一、表面清洁的衬盘；在此光盘上滴以光刻胶，放入高速离心机中甩胶，以在衬盘表面形成一层均匀的光刻胶膜；取出放入烘箱中进行前烘，以得到与衬底附着良好且致密的光刻

7、胶膜。调制曝光。将膜片置入高精度激光刻录机中，按预定调制信号进行信息写入。显影刻蚀。将刻有信息的盘片放入显影液中进行监控显影，若所用光刻胶为正性光刻胶，则曝光部分脱落（若为负性光刻胶，不曝光部分脱落），于是个信息道出现符合调制信号的信息凹坑，凹坑的形状、深度、及坑间距与携带信息有关。这种携带有调制信息的凹凸信息结构的盘片就是主盘。由于此过程中所用的光刻胶一般为正性，因而所得主盘为正像主盘。喷镀银层。在主盘表面喷镀一层银膜。这层银膜一方面用来提高信息结构的反射率，以便检验主盘的质量，另一方面，还作为下

8、一步电镀镍的电极之一。电镀镍层。在喷镀银的盘片表面用电解的方法镀镍，使得主盘上长出一层厚度符合要求的金属镍膜。将上述盘片经过化学处理，使得镍膜从主盘剥脱，形成一个副盘。上述主盘每一个都可用通过（5）、（6）步骤的重复，制得若干个副像子盘－副盘；而每一副盘又都可以通过（5）、（6）步骤的重复，制得若干个正像子盘。5.2.3ROM光盘“2P”复制将上述所得正像或副像子盘作为“印膜（stamper）”加工中心孔和外圆后装入“2P”喷塑器中，经进一步的“2P”复制过程来制作批