《光电子技术基础》(第二版)朱京平Chap9.ppt

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1、第9章光盘与光存储技术西安交通大学朱京平主要内容9.1光存储与光盘9.2只读存储光盘（ROM）9.3一次写入光盘(WORM)9.4可擦重写光盘(RW)9.5光盘衬盘材料9.6光信息存储新技术光盘与光存储技术信息的采集、传输、处理、存储与显示互相关联、密不可分。光信息系统不仅需要信号产生、加载、传输、接收，还需进行存储。光存储的容量要求越来越大：一页文字2KB，一页黑白图片20KB，一页彩色图片4MB家用：从纸张、胶卷、磁带、磁盘、CD、VCD，步入到DVD等记录科学：哈勃望远镜传回的数据量每天>10TB；21世纪要求记录密度达到TB量级，给信息存储提出严峻挑战。海量信息存储飞速

2、发展是以互联网为代表的海量信息传输技术飞速发展的必然结果。大容量、高速度、高密度、高稳定性和可靠性的存储系统竞相研究与推出记录方式正由磁记录经由磁光记录向全光记录发展，存储器件由磁带、磁盘经由磁光光盘向全光光盘发展。光盘与光存储技术磁记录：利用磁头在磁盘上进行信息的写、擦，结构要素包括磁记录介质：包括磁带(已日渐稀少)、软盘(1.44MB3″盘)、硬盘(最重要)硬盘磁头：磁阻(magneto-resistive)或巨磁阻(giantmagneto-resistive)型精密加工技术使得气浮磁头与盘片间距由mm级降到30nm。通过改进工艺，优化膜系，降低磁头飞行高度，硬盘存储容量已

3、由50MB、500MB发展到主流250GB以上，将很快逼近其物理极限——超顺磁性限制面密度40GB/in2。磁光记录：利用激光退磁，偏置磁场在磁光盘上进行信息写入，属半磁半光混合型记录，物理过程是激光辅助下的磁记录：激光引起记录区矫顽力下降，使磁存储更容易进行磁光存储器件为磁光盘MD，包括2.5″、3.5″与5.25″等规格。全光记录：直接利用激光使光盘发生各种物理或化学变化来进行信息的写、擦或直接重写，结构要素：光记录介质：包括CD、DVD，CD-R、DVD-R，以及CD-RW、DVD-RW等。光头：由用红外记录波长向短波长方向推进，记录密度不断加大。记录密度受衍射极限限制，但

4、仍是磁记录百倍之上——TB级存储技术主要发展方向核心是光盘，不同光盘需采用不同存储技术9.1光存储与光盘光存储包括信息的“写入”和“读出”过程。信息“写入”：利用激光的单色性和相干性，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<1m)发生理化变化，从而实现信息记录。信息“读出”：利用低功率密度激光扫描信息轨道，用光电探测器检测信号记录区与未记录区反射率的差别，通过解调取出所要信息的过程。光盘：衬盘上淀积了记录介质及其保护膜的盘片光盘存储优点(1)存储密度高线密度：记录介质单位长度内所能存储的二进制位数。~103B/mm面密度：记录介质单位面积内

5、所能存储的二进制位数。>106B/mm2.(2)数据传输速率高数据传输速率达百兆B量级，并最终希望达到GB、TB量级。(3)存储寿命长光盘记录介质薄膜封入两层保护膜中，写入读出都无接触，寿命很长，>10年(4)信息位价格低一张CD650MB，5~10元，1分/MB；一张DVD4.7GB，约10元，<1分/MB(5)更换容易9.1光存储与光盘光盘经历了四代：(1)只读存储光盘（ROM，ReadOnlyMemory）数据在光盘生产过程中刻入，用户只能从光盘中反复读取数据。制造工艺简单，成本低，价格便宜，其普及率和市场占有率最高。常见的有：LD、CD-Audio、CD-ROM、VCD、

6、DVD-Audio、DVD-ROM、DVD-Video。(2)一次写入多次读出光盘（WORM，WriteOnceReadMany）具有写读功能，用专用CD－R刻录机向光盘中一次性写入数据，但写入后不可擦除。常见的有：CD－R、DVD－R(3)可擦重写光盘（REWRITE，简写作RW)用户除可读写信息外，还可将盘上记录信息擦除，然后再写入新信息；擦与写需两束光、两次动作：“擦激光”先将信息擦除，另一束“写激光”将新信息写入(4)直接重写光盘（OVERWRITE，简写作OW）实现的功能与可擦重写光盘一样，但“擦激光”与“写激光”为同一束光，在写入新信息的同时旧信息自动被擦除，无需两次

7、动作。ROM与WORM应用最广，RW已商用化，OW光盘尚待完善9.2只读存储光盘（ROM）9.2.1ROM光盘存储原理将视频或音频信息通过信号发生器、前置放大器驱动电光或声光调制器，调制激光束以不同功率密度聚焦在甩有光刻胶的玻璃衬盘上，曝光光刻胶经显影、刻蚀，制成主盘（又称母盘，Master）经喷镀、电镀等工序制成副盘（又称印模，Stamper）经“2P”注塑形成ROM光盘总制备过程示意图如下9.2只读存储光盘（ROM）9.2.2ROM光盘主盘与副盘制备工序1.衬盘甩胶衬盘精密研