最新第7章光信息存储技术教学讲义PPT课件.ppt

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1、第7章光信息存储技术光信息存储包括信息的“写入”和“读出”过程。写入:信息“写入”就是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（直径一般在微米量级以下）发生物理、化学等变化，从而实现信息的记录效果。读出:信息“读出”就是利用低功率密度的激光扫描信息技术，利用光电探测器检测信号记录区与未记录区反射率的差别，通过解调取出所要的信息过程。衬盘上淀积了记录介质及其保护膜的盘片就是光盘。光信息系统就是完成这一使命的信息光电子系统。一页文字占2KB，一页黑白

2、图片占20KB，一首MP3歌曲占3～4MB，一页彩色图片占4～5MB，随着人们对记录内容与质量要求的不断提高，光存储的容量要求越来越大。从家庭使用上来讲，人们已经从纸张、胶卷、磁盘记录，经由650MB的CD、VCD，步入到4.7GB、9.2GB的DVD等记录方式上来，单盘记录的容量扩大了很多量级.在科学上，哈勃望远镜传回的数据量已达到每天10TB；随着互联网的日渐普及，每天人们的信息下载量越来越大，电子商务的兴起又使商业系统数据备份量也在飞速增长。因而21世纪要求记录密度达到TB量级，这无疑给信息存储

3、提出了严峻的挑战。一个家庭中只需拥有几张薄薄的光盘，就拥有了家藏几百万本图书的图书馆。光盘存储不仅会丰富声像娱乐等业余生活，更重要的是会引起知识传播、信息存储（包括图书收藏）的变革。小小的激光器、薄薄的光盘将给我们的生活以及获取知识的方式带来重大的变化。光盘存储的特点光盘与磁盘相比，存储潜力更大、优点更多，主要有：高存储密度。存储密度是指记录介质单位长度或单位面积内所能存储的二进制位数。前者是线密度，后者是面密度。光盘的线密度一般是103bit/mm，面密度可达（107～108）bit/cm2。数据传

4、输速率高。数据传输速率可达每秒几至几十MB量级，并最终希望增长到GB、TB量级，以后还会发展到PB（1000TB）量级.长存储寿命。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，因此寿命很长，一般在10年以上。信息位价格低。一张CD光盘650MB，仅需5～10元，每MB仅需几分钱；一张DVD容量4.7GB，10元左右，每MB不足1分钱。自美国IBM公司共同研制出第一片光盘以来，光盘的存储功能，经历了第一、二、三代的发展，目前已跨入第四代，其特点如下。只读存储光盘（ROM）：这种光盘只

5、能用来播放已经记录在盘片上的信息。目前市场上的视频录像盘及数字音响唱盘均属此种。一次写入光盘（WORM）：这类光盘具有写、读两种功能，它可用来随录随放，也可用于文档存储和检索以及图像存储和处理。可擦重写光盘（REWRITE）：这类光盘除用来写、读信息外，还可将已经记录在盘上的信息擦去，然后再写入新的信息；但读、写需要两束激光、两次动作才能完成，即先用擦激光将某一信道上的信息擦除，然后再用写激光将新的信息录入。直接重写光盘（OVERWIRTE）：这类光盘可用一束激光、一次动作录入信息，也就是在写入新信息

6、的同时旧信息自动被擦除，无需两次动作。有随机寻址能力，随机存取时间小于60ms。光盘存储是非接触写入读出，防尘耐污染，操作方便，易与计算机联机使用。7.2光盘存储原理早在100多年前，爱迪生发明了留声机。是以金属唱针为探头，以唱片为基础介质，利用唱针在旋转的唱片上刻下不同划痕的纹路记录下声音，然后放唱片时唱针在这些刻槽纹路上与唱片发生摩擦，提取记录下的信号，经放大后还原成能听到的声音。光盘的记录和提取信息过程也与此大体相似，我们称之为“写入”和“读出”。不过这里所用的“探针”不是宝石唱针，而是半导体激

7、光器发出的一束“激光”。盘子不再是“唱片”，而是对光十分敏感的“光盘”了。图示出了光盘存储工作原理，(a)为光盘写入原理图，(b)为光盘读出原理图。①采用前面描述过的编码过程，将需要录制的声音、图像、音乐、电视或电影、文字等原始信息编制成“0”和“1”的数码②将这些数码加到半导体激光器输出的激光上，使其变成调制好了的光脉冲码信号。③以此类信号为光笔，在光盘的光敏介质材料上“书写”下这些脉冲数码“文字”。“书写”的方法有许多种，取决于光敏材料本身的性质。★一种方式就是烧坑。即将带有调制信号很强的激光聚焦

8、在光盘表面上，将光盘表面烧出一连串长短不同的坑，制成带有大量信息的母盘。将母盘进行一系列的工艺处理之后，制成压模，再利用压制技术制成大量的CD、VCD、DVD光盘产品。我们市场上所见到的大量的光盘就是这么先制母盘，再进行压模压制翻造出来的。★另一种方式是利用光敏的像变、光折射、光偏振等物理光学效应来完成录制工作的。在许多光敏材料中，光会引起相位、折射率、偏振状态的变化。将调制好的激光束照射到这些材料上，就会留下光强的强弱、有无、长短和偏振角度旋转等信息，