章光與信息技術(shù)

光與現(xiàn)代科技講座第六章光與信息技術(shù)中的應(yīng)用2023/1/151光與現(xiàn)代科技講座云南大學(xué)信息學(xué)院通信工程系

宗容第六章光與信息技術(shù)中的應(yīng)用光與現(xiàn)代科技2023/1/152光與現(xiàn)代科技講座第一章概述2第二章

光源與激光器2第三章激光在現(xiàn)代醫(yī)學(xué)中的應(yīng)用4第四章激光在軍事技術(shù)中的應(yīng)用4第五章激光在現(xiàn)代工業(yè)和加工中的應(yīng)用4第六章光與信息技術(shù)4第七章光通信技術(shù)與網(wǎng)絡(luò)4第八章光學(xué)傳感技術(shù)與網(wǎng)絡(luò)2第九章光學(xué)成像、全息與顯示技術(shù)4第十章光電集成與納米技術(shù)42023/1/153第六章光與信息技術(shù)中的應(yīng)用§6.1激光掃描器6.1.1激光掃描器(1)低慣量掃描器(2)全息掃描器6.1.2激光掃描器的應(yīng)用實(shí)例(1)激光照排機(jī)(2)激光縮微機(jī)(3)條形碼掃描器

§6.2激光打印機(jī)1.激光打印機(jī)原理及組成2.激光打印機(jī)的基本工作過程及控制系統(tǒng)3.激光打印機(jī)的國(guó)內(nèi)外發(fā)展?fàn)顩r簡(jiǎn)介§6.3激光存儲(chǔ)技術(shù)6.3.1激光存儲(chǔ)的基本原理、分類及特點(diǎn)6.3.2激光光盤存儲(chǔ)6.3.3激光體全息光存儲(chǔ)6.3.4激光存儲(chǔ)技術(shù)的新進(jìn)展2023/1/154光與信息技術(shù)從技術(shù)角度看，信息領(lǐng)域是一個(gè)十分廣闊的領(lǐng)域，它包括信息的產(chǎn)生、發(fā)送、傳輸、探測(cè)、存儲(chǔ)、顯示等許多方面。激光在信息領(lǐng)域的應(yīng)用，包括以激光為信息載體，將聲音、圖像、數(shù)據(jù)等各種信息通過激光傳送出去；通過激光存儲(chǔ)在光學(xué)存儲(chǔ)器里；通過激光將信息打印或顯示出來等等。因此，本章將涉及激光通信、激光顯示、激光存儲(chǔ)以及激光打印等許多童要的領(lǐng)域。這些領(lǐng)域已經(jīng)產(chǎn)生許多成熟的技術(shù)和應(yīng)用，有著光明、廣闊的應(yīng)用和發(fā)展前途，是21世紀(jì)最活躍的激光應(yīng)用領(lǐng)域。本章將簡(jiǎn)要地介紹激光在上述各方面的有關(guān)應(yīng)用概況，特別是一些新思想、新概念、新技術(shù)、新進(jìn)展等。2023/1/155§6.1激光掃描激光掃描是激光技術(shù)在諸多應(yīng)用中很活躍的一個(gè)領(lǐng)域，計(jì)算機(jī)技術(shù)的不斷進(jìn)步和日益普及同時(shí)促進(jìn)了激光掃描技術(shù)的發(fā)展，它被廣泛地應(yīng)用于近代復(fù)雜的光、機(jī)、電儀器中。例如，印刷板曝光，激光打印機(jī)，圖像傳真，圖像處理，激光照排，制作微縮膠片，大屏幕圖像投影儀，掃描光柵頻譜儀，紅外探測(cè)儀，激光掃描顯微鏡，激光掃描超聲顯微鏡，三維視覺模擬偏轉(zhuǎn)器，激光掃描檢眼鏡，激光微調(diào)機(jī)，激光標(biāo)記機(jī)，尺寸檢測(cè)儀，條形碼掃描器等。下面主要介紹現(xiàn)有的激光掃描器及其基本特點(diǎn)和成功的應(yīng)用。2023/1/1566.1.1激光掃描器激光掃描器可分為低慣量掃描器(LowInertiaScanner)和全息掃描器。低慣量掃描器是指采用反射鏡偏轉(zhuǎn)光束并具有低轉(zhuǎn)動(dòng)慣量轉(zhuǎn)子的掃描器，它具有靈活、體積小等優(yōu)點(diǎn)。全息掃描器是以全息術(shù)為基礎(chǔ)的掃描器，它能夠提供多方位和多焦距的掃描，滿足一些特定應(yīng)用的需要，且結(jié)構(gòu)較為簡(jiǎn)單，成本也較低。2023/1/157(1)低慣量掃描器低慣量掃描器又可以分為檢流計(jì)掃描器和諧振鏡掃描器。檢流計(jì)掃描器能產(chǎn)生穩(wěn)定狀態(tài)的偏轉(zhuǎn)，高保真度的正弦掃描以及非正弦的鋸齒、三角或任意形式的掃描。采用活動(dòng)鐵芯結(jié)構(gòu)的、典型檢流計(jì)型掃描器如圖6-1所示，主要由電磁驅(qū)動(dòng)(包括帶滾球軸承的轉(zhuǎn)子)和位置傳感器兩個(gè)主要部分組成。圖6-1動(dòng)鐵低慣量掃描儀的結(jié)構(gòu)

2023/1/158(1)低慣量掃描器檢流計(jì)的動(dòng)態(tài)特性要求電磁驅(qū)動(dòng)部分具有低慣量、大轉(zhuǎn)矩和寬頻率特性。在滿足上述要求的情況下，它可以在伺服機(jī)構(gòu)的控制下實(shí)現(xiàn)任意波形的掃描。動(dòng)鐵低慣量掃描儀的轉(zhuǎn)子是實(shí)心的鐵芯，定子由永久磁鐵盒加載線圈組成。線圈繞在定子上，具有很好的散熱性，同時(shí)也避免了動(dòng)圈結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)子引接電極帶來的麻煩，相對(duì)提高轉(zhuǎn)子的防振性。它的轉(zhuǎn)矩是由永久磁鐵和固定線圈產(chǎn)生的電磁回路之間的相互作用獲得的。兩塊永久磁鐵通過軟磁鐵在四個(gè)空氣隙中建立控制磁力線。線圈加載后在磁路中產(chǎn)生磁力線，這一磁場(chǎng)使轉(zhuǎn)子的兩個(gè)對(duì)角一邊加強(qiáng)，而另一邊減弱，從而產(chǎn)生機(jī)械轉(zhuǎn)矩。2023/1/159(1)低慣量掃描器為了保證檢流計(jì)偏轉(zhuǎn)的精度，檢流計(jì)掃描器采用閉環(huán)電路，用傳感器精確測(cè)量檢流計(jì)偏轉(zhuǎn)角，并與其控制值進(jìn)行比較，把比較信號(hào)反饋到驅(qū)動(dòng)電路中，從而使閉環(huán)控制電路獲得檢流計(jì)的高精度偏轉(zhuǎn)。傳感器的質(zhì)量決定了掃描器和系統(tǒng)的精度。光學(xué)傳感器通常使用干涉法和光柵法，并與系統(tǒng)結(jié)合在一起，它的分辨率主要受波長(zhǎng)和溫度的影響。磁位置傳感器是傳感元件在磁路中由于位置發(fā)生變化而導(dǎo)致感應(yīng)電壓變化的傳感器件，它不適用于高性能的掃描器。電容傳感器經(jīng)常應(yīng)用在檢流計(jì)掃描器中，如圖6-34所示。當(dāng)轉(zhuǎn)子角度發(fā)生變化時(shí)，電容傳感器輸出附件一個(gè)不平衡的小電容，給出轉(zhuǎn)子和定子間相對(duì)角度變化的信息。2023/1/1510(1)低慣量掃描描器常用的感應(yīng)應(yīng)驅(qū)動(dòng)線圈圈諧振鏡掃掃描器典型型結(jié)構(gòu)如圖圖6-2所示，包括括平衡的扭扭力桿和電電感轉(zhuǎn)矩驅(qū)驅(qū)動(dòng)部分。。反射鏡被被扭力桿T1和T2完全對(duì)稱懸懸掛，當(dāng)反反射鏡運(yùn)動(dòng)動(dòng)時(shí)，不會(huì)會(huì)引起扭力力擾動(dòng)。圖6-2感應(yīng)驅(qū)動(dòng)線線圈諧振鏡鏡掃描器結(jié)結(jié)構(gòu)諧振鏡掃描描器只能工作在很窄窄的頻率范范圍內(nèi)，它的振蕩蕩是一種簡(jiǎn)簡(jiǎn)單、周期期性的諧振振運(yùn)動(dòng)，但但若采用諧諧振放大器器，掃描器器將具有很很高的掃描描頻率和很很大的掃描描角。2022/12/3111(1)低低慣量掃掃描器與變壓器器的工作作原理一一樣，驅(qū)驅(qū)動(dòng)線圈圈的磁場(chǎng)場(chǎng)通過軟軟鐵芯與與轉(zhuǎn)子的的相互作作用而產(chǎn)產(chǎn)生。感感應(yīng)驅(qū)動(dòng)動(dòng)線圈諧諧振鏡掃掃描器的的轉(zhuǎn)子是是長(zhǎng)方形形的金屬屬環(huán)，在在環(huán)中產(chǎn)產(chǎn)生感應(yīng)應(yīng)電流，，它的動(dòng)動(dòng)圈通過過感應(yīng)加加載。低慣量掃掃描器系系統(tǒng)的選選擇取決決于對(duì)掃掃描器應(yīng)應(yīng)用的要要求。在不同的的應(yīng)用中中對(duì)掃描描器的參參數(shù)要求求是不一一樣的，，它的主主要參數(shù)數(shù)有：光光斑的尺尺寸，光光斑的質(zhì)質(zhì)量，光光點(diǎn)掃描描的速度度和回掃掃時(shí)間，，光斑在在掃描場(chǎng)場(chǎng)中的線線性；掃掃描角的的大小和和鏡面反反射的質(zhì)質(zhì)量等。。2022/12/3112低慣量掃掃描器常常用于二二維平面面場(chǎng)掃描描，其結(jié)構(gòu)構(gòu)主要有有簡(jiǎn)單的的雙鏡系系統(tǒng)、中中繼透鏡鏡系統(tǒng)和和槳形雙雙鏡系統(tǒng)統(tǒng)等。簡(jiǎn)單雙鏡鏡系統(tǒng)的的光路圖圖如圖6-3所示，X軸和Y軸反射鏡鏡的中心心分別為為點(diǎn)a和點(diǎn)b。掃描點(diǎn)點(diǎn)c的坐標(biāo)為為(0,Yi)。d是點(diǎn)b到輸出平平面坐標(biāo)標(biāo)中心(0,0)點(diǎn)的距離離。X軸和Y軸的掃描描角分別別為θx和θy。像平面面上任意意點(diǎn)的坐坐標(biāo)為(Xi，Yi)，當(dāng)Xi=Yi=0時(shí)，有θx=θy=0°。圖6-3簡(jiǎn)單雙鏡鏡系統(tǒng)光光路圖2022/12/3113第一、二個(gè)中中繼透鏡的焦焦距分別為f1、f2，兩透鏡相距距f1+f2。第二個(gè)掃描器器的掃描軸與與第一個(gè)掃描描器的掃描軸軸正交，并與與光軸交于B點(diǎn)。當(dāng)入射細(xì)細(xì)光束打在A點(diǎn)上時(shí)，則有有二維掃描的的細(xì)光束從B點(diǎn)出射，如圖圖6-1(a)俯視圖的情況況；如果入射射光束是一束束準(zhǔn)直光束，，當(dāng)它通過第第二個(gè)中繼透透鏡后，出射射光束也是準(zhǔn)準(zhǔn)直光束，如如圖6-1(b)側(cè)視圖所示。。圖6-4中繼透鏡系統(tǒng)統(tǒng)光路圖中繼透鏡系統(tǒng)統(tǒng)的光路圖如如圖6-4所示。第一個(gè)掃描器器的掃描軸(即鏡面的轉(zhuǎn)動(dòng)動(dòng)中心)與光軸相交于于A點(diǎn)2022/12/3114槳形雙鏡系統(tǒng)統(tǒng)的光路圖如如圖6-5所示，兩根掃掃描軸正交、、共面，形成成一個(gè)X-Y平面。以X軸旋轉(zhuǎn)的反射射鏡(X鏡)轉(zhuǎn)軸在反射鏡鏡的一邊，以以Y軸旋轉(zhuǎn)的反射射鏡(Y軸)轉(zhuǎn)軸在反射鏡鏡的中間，兩兩個(gè)鏡面在與與X-Y平面相交都為為45°。當(dāng)入射光束以以平行Y軸的方向入射射，且在X鏡轉(zhuǎn)角角很小小的一一級(jí)近近似的的情況況下，，由X鏡反射射的光光束在在Y鏡上的的位置置基本本保持持不變變，它它只改改變了了出射射光束束的方方向。。圖6—5槳形雙雙鏡系系統(tǒng)光光路圖圖2022/12/3115(2)全全息息掃掃描描器器-4全息息掃掃描描器器是是以以全全息息術(shù)術(shù)為為基基礎(chǔ)礎(chǔ)的的掃掃描描器器，，它它能能夠夠提提供供多多方方位位和和多多焦焦距距的的掃掃描描，，滿滿足足一一些些特特定定應(yīng)應(yīng)用用的的需需要要，，且且結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)較較為為簡(jiǎn)簡(jiǎn)單單，，成成本本也也較較低低。。全息息掃掃描描器器是是激激光光全全息息掃掃描描系系統(tǒng)統(tǒng)的的關(guān)關(guān)鍵鍵元元件件，，它它主主要要應(yīng)應(yīng)用用了了全全息息技技術(shù)術(shù)的的波波前前變變換換，，以以復(fù)復(fù)雜雜波波前前的的記記錄錄和和再再現(xiàn)現(xiàn)實(shí)實(shí)現(xiàn)現(xiàn)光光束束的的控控制制。。2022/12/3116當(dāng)全全息息透透鏡鏡在在位位置置l時(shí)，，再再現(xiàn)現(xiàn)光光照照在在全全息息透透鏡鏡的的右右側(cè)側(cè)，，衍衍射射的的會(huì)會(huì)聚聚光光聚聚焦焦在在像像平平面面位位置置1處。。如果果把把全全息息透透鏡鏡從從位位置置1移動(dòng)動(dòng)到到位位置置2，再再現(xiàn)現(xiàn)光光在在全全息息透透鏡鏡上上的的位位置置也也從從右右側(cè)側(cè)移移到到左左側(cè)側(cè)，，如如圖圖中中虛虛線線所所示示，，這這時(shí)時(shí)衍衍射射會(huì)會(huì)聚聚光光的的焦焦點(diǎn)點(diǎn)也也從從像像平平面面的的位位置置l移動(dòng)動(dòng)到到位位置置2。因此此把把全全息息透透鏡鏡從從位位置置1移動(dòng)動(dòng)到到位位置置2時(shí)，，在在像像平平面面上上就就出出現(xiàn)現(xiàn)了了一一根根掃掃描描線線。。圖6-7全息息掃掃描描原原理理全息息掃掃描描的的基基本本原原理理如如圖圖6-7所示示，，用用發(fā)發(fā)散散的的細(xì)細(xì)光光束束作作為為再再現(xiàn)現(xiàn)光光，，照照明明全全息息透透鏡鏡的的一一個(gè)個(gè)小小區(qū)區(qū)域域。。2022/12/3117全息掃描描器-6用上述全全息掃描描的基本本概念來來實(shí)現(xiàn)復(fù)復(fù)雜的掃掃描過程程時(shí)有許許多實(shí)際際問題需需要解決決，如在在全息掃掃描器設(shè)設(shè)計(jì)中應(yīng)應(yīng)考慮光光學(xué)結(jié)構(gòu)構(gòu)和機(jī)械械結(jié)構(gòu)的的合理性性。光學(xué)結(jié)構(gòu)構(gòu)首先是是選擇全全息圖的的類型，，是采用用反射全全息圖或或采用透透射全息息圖，然然后設(shè)計(jì)計(jì)全息圖圖的光學(xué)學(xué)結(jié)構(gòu)參參數(shù)。機(jī)械結(jié)構(gòu)構(gòu)的設(shè)計(jì)計(jì)要求滿滿足光學(xué)學(xué)結(jié)構(gòu)的的要求并并簡(jiǎn)單可可行。不同類型型的全息息圖在掃掃描器中中有不同同的要求求，對(duì)于于透射全全息圖，，全息材材料的均均勻性和和襯底基基片的質(zhì)質(zhì)量要求求較高，，而對(duì)機(jī)機(jī)械振動(dòng)動(dòng)的要求求相對(duì)比比較低。。相反地，，對(duì)于反反射全息息圖，由由于再現(xiàn)現(xiàn)光不通通過基片片，所以以只要求求全息圖圖的表面面質(zhì)量好好，對(duì)基基片的均均勻性要要求不高高，但對(duì)對(duì)軸承的的要求比比用透射射全息圖圖時(shí)要高高，即要要求高精精度和高高穩(wěn)定性性的軸承承。2022/12/3118全息掃描描器-7全息掃描描器的設(shè)設(shè)計(jì)要綜綜合考慮慮各方面面的因素素，其中中包括：：對(duì)掃描描線質(zhì)量量的要求求，全息息掃描器器參數(shù)(包括掃描描參數(shù)和和運(yùn)行參參數(shù)兩類類，掃描描參數(shù)有有光斑尺尺寸、掃掃描線長(zhǎng)長(zhǎng)度、焦焦距、掃掃描的線線性、場(chǎng)場(chǎng)曲、掃掃描速度度、全息息圖的尺尺寸和子子全息圖圖的數(shù)目目等；運(yùn)運(yùn)行參數(shù)數(shù)有工作作距離、、角寬度度、子全全息圖數(shù)數(shù)、旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)軸與全全息圖上上再現(xiàn)激激光光斑斑之間的的距離、、記錄和和再現(xiàn)波波前的取取向及形形狀和旋旋轉(zhuǎn)速度度等)的要求，，以及全全息掃描描器制作作和使用用的可行行性等。。全息掃描描器各參參數(shù)間有有很強(qiáng)的的依賴關(guān)關(guān)系，在在許多情情況下甚甚至相互互矛盾，，因此經(jīng)經(jīng)常采用用折衷的的方案達(dá)達(dá)到實(shí)用用的目的的。2022/12/3119全息掃描描器-8全息掃描描器具有有一些突突出的優(yōu)優(yōu)點(diǎn)：首先是全全息圖作作為偏轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)元件，，具有聚聚焦和偏偏轉(zhuǎn)兩個(gè)個(gè)功能。。它的焦焦距的長(zhǎng)長(zhǎng)短和偏偏轉(zhuǎn)的方方向可以以通過記記錄光路路和再現(xiàn)現(xiàn)光路的的參數(shù)來來確定，，因此在在一個(gè)掃掃描器中中用不同同參數(shù)的的全息圖圖能實(shí)現(xiàn)現(xiàn)多方位位、多焦焦距的掃掃描，這這是全息息掃描器器最突出出的優(yōu)點(diǎn)點(diǎn)。其次是全全息圖作作為掃描描元件時(shí)時(shí)能夠收收集被掃掃描物體體的散射射光。在在散射光光中包含含被掃描描物體的的信息，，全息圖圖把帶有有信息的的散射光光會(huì)聚到到探測(cè)器器，對(duì)于于不需要要的環(huán)境境光具有有濾波作作用，因因此全息息掃描器器能應(yīng)用用在環(huán)境境較差的的場(chǎng)合。。2022/12/3120全息掃描器-9再次是全息圖圖可以裝配在在各種基片上上，它的重量量與底座相比比可以忽略，，因此很容易易實(shí)現(xiàn)小型化化。最后是全息圖圖能大量地制制造或復(fù)制，，與一般光學(xué)學(xué)元件相比價(jià)價(jià)格較低廉。。當(dāng)然全息掃描描器在應(yīng)用中中也有一些不不足：首先是寬帶的的記錄材料比比較缺乏，因因此記錄和再再現(xiàn)中要使用用不同波長(zhǎng)的的激光，會(huì)引引入一些像差差。為了得到到高質(zhì)量的光光斑，要進(jìn)行行一些像差校校正工作。其次是全息圖圖的衍射效率率也是一個(gè)較較大的限制。。2022/12/31212.激光掃掃描器的應(yīng)用用實(shí)例激光掃描器的的應(yīng)用十分廣廣泛，前面已已經(jīng)對(duì)它的應(yīng)應(yīng)用范圍作了了簡(jiǎn)單地介紹紹，這里僅結(jié)結(jié)合三個(gè)具體體的應(yīng)用實(shí)例例進(jìn)行介紹。。(1)激光照排機(jī)圖6-8給出了一激光光照排機(jī)的原原理。圖6-8激光照片機(jī)的的原理2022/12/3122(1)激光照排機(jī)機(jī)-1圖6-8給出了一激激光照排機(jī)機(jī)的原理，，采用He-Ne激光器作為為光源；聲光調(diào)制制器作為激激光的高速開關(guān)，由計(jì)算機(jī)機(jī)的文圖信信息控制；密度盤用用于調(diào)整對(duì)對(duì)膠片的最最佳曝光量；擴(kuò)束器用用于改善激激光的發(fā)散角；由點(diǎn)擊驅(qū)驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)鏡旋旋轉(zhuǎn)實(shí)現(xiàn)激激光束的主掃描；在同一軸軸上安裝光光柵作為像像元時(shí)鐘，提高光點(diǎn)點(diǎn)的位置精精度。F-8物鏡將激光光會(huì)聚在膠膠片上，膠膠片由輸片片機(jī)構(gòu)帶動(dòng)動(dòng)，作垂直直于掃描方方向的運(yùn)動(dòng)動(dòng)實(shí)現(xiàn)副掃掃描，激光光通過轉(zhuǎn)鏡鏡掃描和膠膠片運(yùn)動(dòng)實(shí)實(shí)現(xiàn)二維掃掃描，在膠膠片上形成成一幅完整整的文字和和圖像。激光束掃描描和膠片運(yùn)運(yùn)動(dòng)要求嚴(yán)嚴(yán)格保持同同步，即激激光掃描完完一條線之之后，膠片片剛好移動(dòng)動(dòng)一條線寬寬的距離。。在圖中膠片片的上方一一側(cè)有一個(gè)個(gè)光電器件件，作為行行起始的基基準(zhǔn)。2022/12/3123(1)激光光照照排排機(jī)機(jī)-2隨著著技技術(shù)術(shù)的的發(fā)發(fā)展展，，現(xiàn)現(xiàn)已已有有多多種種激激光光照照排排機(jī)機(jī)，，主主要要有有絞絞盤盤式式激激光光照照排排機(jī)機(jī)、、外外滾滾筒筒激激光光照照排排機(jī)機(jī)、、平平臺(tái)臺(tái)式式激激光光照照排排機(jī)機(jī)、、內(nèi)內(nèi)滾滾筒筒式式激激光光照照排排機(jī)機(jī)和和虛虛擬擬滾滾筒筒式式激激光光照照排排機(jī)機(jī)。。這幾幾類類激激光光照照排排機(jī)機(jī)各各有有優(yōu)優(yōu)缺缺點(diǎn)點(diǎn)，，它它們們的的比比較較如如表表6-1所示示。。對(duì)于于希希望望生生產(chǎn)產(chǎn)效效率率高高、、操操作作方方便便、、節(jié)節(jié)省省膠膠片片的的印印刷刷(包括括中中檔檔彩彩色色印印刷刷)，一一般般采采用用絞絞盤盤式式；；而對(duì)對(duì)于于高高精精度度、、高高分分辨辨率率、、大大幅幅面面的的精精細(xì)細(xì)彩彩色色印印刷刷，，則則采采用用內(nèi)內(nèi)滾滾筒筒式式或或外外滾滾筒筒式式。。激光光照照排排機(jī)機(jī)的的關(guān)關(guān)鍵鍵技技術(shù)術(shù)是是光光源源、、聲聲光光調(diào)調(diào)制制器器、、激激光光掃掃描描、、副副掃掃描描技技術(shù)術(shù)和和電電路路控控制制技技術(shù)術(shù)。。從技術(shù)發(fā)展來來看，激光照照排機(jī)有向激激光直接制版版機(jī)發(fā)展的趨趨勢(shì).激光制版機(jī)是是激光直接掃掃描在印刷版版材上，激光光直接制版的的原理和激光光照排機(jī)相同同，只是感光光介質(zhì)不同，，即用版材代代替激光照排排機(jī)中的膠片片。2022/12/3124表6-1激光照排機(jī)的的類型分析比比較平臺(tái)式外滾筒式內(nèi)滾筒式虛擬滾筒式絞盤式掃描速度快慢快快快定位精度高高高高中、高結(jié)構(gòu)復(fù)雜復(fù)雜復(fù)雜復(fù)雜復(fù)雜幅面中大大中中膠片成卷單片成卷成卷成卷附屬設(shè)備真空泵真空泵無無無噪聲大大小小小成本高高高低低體積大大大小小重量大大大小小適用介質(zhì)膠片相紙版材膠片膠片相紙版材膠片相紙版材膠片相紙版材工作環(huán)境一般嚴(yán)格一般一般一般類型項(xiàng)目2022/12/3125(2)激光縮縮微機(jī)機(jī)激光縮縮微機(jī)機(jī)是用用激光光掃描描器把把計(jì)算算存儲(chǔ)儲(chǔ)的信信息直直接制制作到到縮微微膠片片上的的機(jī)器器。圖6-9激光縮縮微機(jī)機(jī)原理理圖6-9給出了了激光光縮微微機(jī)的的原理理，圖圖中有有兩個(gè)個(gè)掃描描器，，沿x方向掃掃描的的叫行行掃描描器，，沿Y方向掃掃描的的稱為為頁掃掃描器器。2022/12/3126(2)激光光縮微微機(jī)-1激光光光源輸輸出的的單光光束經(jīng)經(jīng)聲光光調(diào)制制器產(chǎn)產(chǎn)生9個(gè)不同同頻率率(40MHz~50MHz)的時(shí)序序調(diào)制制，得得到9個(gè)被調(diào)調(diào)整的的時(shí)分分復(fù)用用光束束。掃描器器同時(shí)時(shí)用9根激光光束掃掃描，，字符符可以以由這這9根激光光束的的調(diào)制制信號(hào)號(hào)得到到，每每行像像素的的總數(shù)數(shù)1500個(gè)。9根光束束用一一個(gè)激激光源源，但但它們們?cè)诓徊煌菜查g被被不同同的頻頻率調(diào)調(diào)制，，因此此每根根光束束的調(diào)調(diào)制信信號(hào)是是獨(dú)立立的。。行掃描描器的的周期期為4.8ms，回掃掃時(shí)間間為1ms。掃描描器掃掃描的的位置置精度度可達(dá)達(dá)萬分分之一一。2022/12/3127(3)條形形碼掃描器器激光條形碼碼掃描器由由激光源、、光學(xué)掃描描、光學(xué)接接收、光電電轉(zhuǎn)換、信信號(hào)放大、、整形、量量化和譯碼碼等部分組組成。早期的掃描描器大多采采用He-Ne激光器，，而采用用MOVPE(金屬氧化化物氣相相外延)技術(shù)制造造的可見見光半導(dǎo)導(dǎo)體激光光器具有有低功耗耗、可直直接調(diào)制制、體積積小、重重量輕、、固體化化、可靠靠性高、、效率高高等優(yōu)點(diǎn)點(diǎn)，它一一出現(xiàn)很很快就替替代了原原來使用用的He--Ne激光器。。從激光源源發(fā)出的的激光束束需通過過掃描系系統(tǒng)形成成掃描線線或掃描描圖案。。條碼掃描描器的掃掃描系統(tǒng)統(tǒng)一般采采用旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)棱鏡掃掃描和全全息掃描描兩種方方案。2022/12/3128(3)條形碼掃掃描器-1全息掃描描系統(tǒng)具具有結(jié)構(gòu)構(gòu)緊湊、、可靠性性高和造造價(jià)低廉廉等顯著著優(yōu)點(diǎn)，，自從IBM公司在3687型掃描器器(其光學(xué)系系統(tǒng)如圖圖6-10所示)上首先應(yīng)應(yīng)用以來來得到了了廣泛的的應(yīng)用，，且不斷斷推陳出出新。圖6-10IBM3687型條形碼碼掃描器器光學(xué)系系統(tǒng)2022/12/3129(3)條形碼碼掃描器-2全角度掃描這這個(gè)概念是為為了提高超級(jí)級(jí)市場(chǎng)的流通通速度而提出出的，并設(shè)計(jì)計(jì)了與之相應(yīng)應(yīng)的UPC(UniversalProductCode)條碼。對(duì)于UPC碼兩個(gè)掃描方方向的“X’’掃描圖案已能能實(shí)現(xiàn)全角度度掃描。手持單線掃描描器由于掃描描速度低、掃掃描角度較小小等原因，產(chǎn)產(chǎn)生了多種實(shí)實(shí)現(xiàn)光束掃描描的方案。除采用旋轉(zhuǎn)棱棱鏡、擺鏡外外，還能通過過運(yùn)動(dòng)光學(xué)系系統(tǒng)中的很多多部件來進(jìn)行行光束掃描。。如通過運(yùn)動(dòng)動(dòng)半導(dǎo)體激光光器、運(yùn)動(dòng)準(zhǔn)準(zhǔn)直透鏡等來來實(shí)現(xiàn)光束掃掃描。掃描光光束射到條碼碼符號(hào)上后被被散射，由接接收系統(tǒng)接收收足夠多的散散射光。2022/12/3130(3)條形碼碼掃描器-3在激光全角度度掃描器中，，普遍采用反反向接收系統(tǒng)統(tǒng)。它的的瞬瞬時(shí)視場(chǎng)極小小，可以極大大地提高信噪噪比，還能提提高對(duì)條碼符符號(hào)鏡面反射射的抑制能力力，并且對(duì)接接收透鏡的要要求亦很低。。此外，它還還能使接收器器的敏感面較較小，接收器器成本亦較低低。它的缺點(diǎn)是當(dāng)當(dāng)掃描光束位位于掃描系統(tǒng)統(tǒng)各元件邊緣緣時(shí)要產(chǎn)生漸漸暈現(xiàn)象。接收到的光信信號(hào)需要經(jīng)光光電轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)號(hào)。全角度掃掃描器中的條條碼信號(hào)頻率率比較高(幾兆赫到幾十十兆赫)，要求光電轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換器采用具具有高頻率響響應(yīng)能力的雪雪崩光電二極極管(APD)或PIN光電二極管。。為了長(zhǎng)時(shí)間間連續(xù)操作人人員的安全，，要求激光源源出射能量較較小，這使得得最后接收到到的能量極弱弱。2022/12/3131(3)條條形形碼碼掃掃描描器器-4為了了得得到到較較高高的的信信噪噪比比，，通通常常采采用用前前置置放放大大電電路路來來低低噪噪聲聲地地放放大大信信號(hào)號(hào)。。在在手手持持槍槍式式掃掃描描器器中中一一般般采采用用硅硅光光電電池池、、光光電電二二極極管管或或光光電電三三極極管管作作為為光光電電轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換換器器件件，，它它的的出出射射光光能能量量相相對(duì)對(duì)較較強(qiáng)強(qiáng)，，信信號(hào)號(hào)頻頻率率較較低低，，因因此此對(duì)對(duì)電電子子元元器器件件特特性性要要求求不不是是很很高高。。整形形后后的的電電信信號(hào)號(hào)經(jīng)經(jīng)過過量量化化后后，，由由譯譯碼碼單單元元譯譯出出其其中中所所含含信信息息。。全角角度度掃掃描描器器由由于于數(shù)數(shù)據(jù)據(jù)率率高高，，且且得得到到的的大大多多數(shù)數(shù)為為非非條條碼碼信信號(hào)號(hào)和和不不完完整整條條碼碼信信號(hào)號(hào)，，要要求求譯譯碼碼器器有有自自動(dòng)動(dòng)識(shí)識(shí)別別有有效效條條碼碼信信號(hào)號(hào)的的能能力力。。這對(duì)對(duì)譯譯碼碼單單元元的的要要求求較較高高(較高高的的數(shù)數(shù)據(jù)據(jù)處處理理能能力力和和較較大大的的數(shù)數(shù)據(jù)據(jù)吞吞吐吐量量)，目目前前普普遍遍采采用用軟軟、、硬硬件件緊緊密密結(jié)結(jié)合合的的方方法法來來解解決決。。2022/12/3132§6.2激光光打打印印機(jī)機(jī)隨著著計(jì)計(jì)算算機(jī)機(jī)技技術(shù)術(shù)和和電電子子技技術(shù)術(shù)的的不不斷斷發(fā)發(fā)展展，，計(jì)計(jì)算算機(jī)機(jī)系系統(tǒng)統(tǒng)的的處處理理速速度度日日益益加加快快。。傳統(tǒng)統(tǒng)的的擊擊打打式式打打印印機(jī)機(jī)在在打打印印質(zhì)質(zhì)量量、、打打印印速速度度、、工工作作噪噪聲聲等等方方面面都都存存在在這這嚴(yán)嚴(yán)重重的的不不足足，，迫迫切切需需要要一一種種速速度度高高、、噪噪聲聲低低的的新新型型打打印印機(jī)機(jī);同時(shí)時(shí)由由于于激激光光掃掃描描技技術(shù)術(shù)和和電電子子照照相相技技術(shù)術(shù)的的快快速速發(fā)發(fā)展展，，一一種種新新型型打打印印機(jī)機(jī)———激光光打打印印機(jī)機(jī)應(yīng)應(yīng)運(yùn)運(yùn)而而生生，，并并成成為為激激光光掃掃描描技技術(shù)術(shù)的的又又一一突突出出應(yīng)應(yīng)用用。。2022/12/31331．激激光打打印機(jī)機(jī)原理理及組組成不同的的廠家家已生生產(chǎn)出出多種種不同同型號(hào)號(hào)的激激光打打印機(jī)機(jī)，但但它們們的基基本原原理、、基本本組成成和工工作過過程大大致相相同。。激光打打印機(jī)機(jī)的基基本原原理是是：將將數(shù)據(jù)據(jù)轉(zhuǎn)換換為數(shù)數(shù)字信信號(hào)，，再調(diào)調(diào)制激激光束束在感感光鼓鼓上掃掃描，，感光光鼓將將吸附附的墨墨粉轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)印到到紙上上，通通過控控制激激光束束的開開與關(guān)關(guān)使感感光鼓鼓吸與與不吸吸墨粉粉，感感光鼓鼓在紙紙上滾滾動(dòng)從從而形形成文文字。。2022/12/31341．激激光打打印機(jī)機(jī)原理理及組組成-16-11激光打打印機(jī)機(jī)的基基本組組成激光器器——產(chǎn)生激激光。。激光掃掃描系系統(tǒng)——負(fù)責(zé)將將接口口電路路送來來的二二進(jìn)制制點(diǎn)陣陣信息息調(diào)制制到激激光束束上，，然后后掃描描到感感光鼓鼓上.感光鼓鼓和電電子照照相轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)印機(jī)機(jī)構(gòu)——負(fù)責(zé)將將掃描描到感感光鼓鼓上的的圖文文映像像轉(zhuǎn)印印到打打印紙紙上，，故兩兩者又又合稱稱為電電子成成像系系統(tǒng)。。2022/12/31351．激激光打打印機(jī)機(jī)原理理及組組成-2除了以以上主主要組組件外外，還還要有有電源源系統(tǒng)統(tǒng)和機(jī)機(jī)械系系統(tǒng)的的密切切配合合，才才能完完成整整個(gè)打打印過過程。。電源源系統(tǒng)統(tǒng)提供供各種種電源源電壓壓，使使激光光打印印機(jī)的的各個(gè)個(gè)組件件正常常工作作。機(jī)械系系統(tǒng)負(fù)負(fù)責(zé)完完成打打印紙紙?jiān)诖虼蛴C(jī)機(jī)中的的各種種動(dòng)作作，又又稱之之為打打印紙紙傳送送系統(tǒng)統(tǒng)。從信號(hào)號(hào)輸入入激光光打印印機(jī)到到激光光掃描描系統(tǒng)統(tǒng)把其其調(diào)制制在激激光束束上，，這一一部分分有時(shí)時(shí)也稱稱為視視頻控控制器器，主主要從從計(jì)算算機(jī)接接收要要打印印的信信息，，并進(jìn)進(jìn)一步步產(chǎn)生生視頻頻信號(hào)號(hào)，然然后送送到激激光掃掃描系系統(tǒng)對(duì)對(duì)激光光束進(jìn)進(jìn)行調(diào)調(diào)制。。2022/12/31362．激光打打印機(jī)的的基本工工作過程程及控制制系統(tǒng)簡(jiǎn)簡(jiǎn)介(1)激光掃描描系統(tǒng)工工作過程程激光掃描描系統(tǒng)由由光調(diào)制制器、掃掃描器、、光偏轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)器、同同步器和和高頻驅(qū)驅(qū)動(dòng)電路路等組成成，它的的基本工工作過程程如下：：激光器產(chǎn)產(chǎn)生激光光束經(jīng)反反射鏡反反射進(jìn)入入光調(diào)制制器，同同時(shí)計(jì)算算機(jī)送來來二進(jìn)制制圖文點(diǎn)點(diǎn)陣信息息由接口口電路送送到字型型發(fā)生器器，產(chǎn)生生所需要要的二進(jìn)進(jìn)制脈沖沖信號(hào)，，經(jīng)過頻頻率合成成器和功功率放大大器進(jìn)行行合成、、放大后后也送入入光調(diào)制制器，并并對(duì)反射射鏡反射射過來的的激光束束進(jìn)行調(diào)調(diào)制。由由光調(diào)制制器輸出出的調(diào)制制光入射射到多面面轉(zhuǎn)鏡，，再通過過廣角聚聚焦鏡后后掃描到到感光鼓鼓上，從從而把多多面轉(zhuǎn)鏡鏡的角速速度掃描描變成感感光鼓上上的線速速度掃描描，這樣樣就完成成了整個(gè)個(gè)激光掃掃描過程程。由上可知知，通過過視頻信信號(hào)可以以控制激激光束的的有和無無，通過過控制激激光束的的強(qiáng)弱，，可以控控制打印印的對(duì)比比度，即即所謂的的“調(diào)制制”。再再配合感感光鼓的的轉(zhuǎn)動(dòng)，，可以實(shí)實(shí)現(xiàn)角速速度掃描描到線速速度掃描描的轉(zhuǎn)變變，完成成行掃描描和列掃掃描，、、形成一一幅二維維的電子子潛像。。2022/12/3137電子成像是將將感光鼓上的的二維電子潛潛像經(jīng)炭粉投投影方式顯影影，然后轉(zhuǎn)印印到打印紙上上，再經(jīng)加熱熱加壓定影，，使粉末狀的的墨粉微粒熔熔化滲入紙纖纖維中，成為為永久性的打打印輸出。整個(gè)工作過程程可簡(jiǎn)單概括括為：充電一掃描曝曝光一墨粉顯顯影一轉(zhuǎn)印到到紙上一加熱熱加壓定影輸輸出一消電一一清掃剩余墨墨粉一光照再再次充電的循循環(huán)過程。首先，當(dāng)機(jī)械械部件開始動(dòng)動(dòng)作時(shí)，感光光鼓上方的主主電暈中一根根屏蔽的鎢絲絲被充電到數(shù)千伏的高高壓，使主電電暈產(chǎn)生電暈暈放電，周圍圍的空氣被電電離。空氣中中的負(fù)電荷被被遷移到感光光鼓表面，均均勻地分布在在鼓的上面，，使感光鼓表表面充滿電荷荷。(2)電子成像工作作過程2022/12/3138然后，調(diào)制后后的激光束(由激光掃描系系統(tǒng)產(chǎn)生)掃描到感光鼓，使使布滿電荷的的感光鼓被激激光束照射的的部分曝光，從而使感光光鼓帶有不可可視的靜電潛潛像——靜電電荷陣列列。用墨粉對(duì)其進(jìn)進(jìn)行顯影，使墨粉附著著在靜電潛像像上。顯影后，感光光鼓通過傳輸輸電暈作用把把墨粉圖像轉(zhuǎn)印到打印紙紙上。再對(duì)其加熱加加壓定影，使其熔化滲滲入到紙纖維維中。這樣就把需要要打印的文字字或圖像轉(zhuǎn)印印到打印紙上上，成為永久久性的打印輸出。在打印下一幅幅圖文信息之之前，要將感感光鼓上的剩余電荷及墨墨粉清除干凈凈。(2)電子成像工作作過程-12022/12/3139一臺(tái)好的打打印機(jī)不僅僅需要好的的掃描系統(tǒng)統(tǒng)、電子成成像系統(tǒng)和和可觀賞的的外殼，還還需要好的的機(jī)械系統(tǒng)統(tǒng)與之配合合以完成各各種機(jī)械動(dòng)動(dòng)作。機(jī)械系統(tǒng)最最主要的工工作是負(fù)責(zé)責(zé)打印紙?jiān)谠诩す獯蛴∮C(jī)中的傳傳送，此外外圖像生成成也需要機(jī)機(jī)械系統(tǒng)的的配合。當(dāng)一個(gè)打印印循環(huán)開始始時(shí)，主電電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)，機(jī)械連連軸器驅(qū)動(dòng)動(dòng)感光鼓、、融解輥并并把打印紙紙送入打印印機(jī)的送紙紙輥。卷紙輥和定定位輥保持持打開并由由螺線管驅(qū)驅(qū)動(dòng)的離合合器調(diào)整。。在接收一張張紙時(shí)，卷卷紙輥離合合器嚙合，，刻有V形凹痕的卷卷紙輥轉(zhuǎn)動(dòng)動(dòng)帶動(dòng)偏心心輪，并把把它拖入打打印機(jī)約7.5cm。(3)機(jī)械系統(tǒng)工工作過程2022/12/3140轉(zhuǎn)動(dòng)一周后后，卷紙輥輥離合器釋釋放，打印印紙停留在在定位輥上上等待同步步信號(hào)。當(dāng)同步信號(hào)號(hào)到來時(shí)，，咬合齒輪輪捕捉到定定位輥中的的紙并傳送送到位，和和感光鼓上上碳粉圖像像的起始位位置對(duì)齊。。顯影后的的炭粉圖像像和打印紙紙面同步后后，定位輥輥離合器嚙嚙合，把打打印紙送入入圖像生成成系統(tǒng)。定位輥啟動(dòng)動(dòng)后保持嚙嚙合，直到到打印紙退退出打印機(jī)機(jī)，顯影后后的碳粉圖圖像被固定定。在打印印紙從熔結(jié)結(jié)輥間退出出時(shí)，驅(qū)動(dòng)動(dòng)一張打印印紙退出傳傳感器，傳傳感器恢復(fù)復(fù)到其初始始狀態(tài)。打印機(jī)的電電子控制包包知道打印印紙離開了了打印機(jī)，，主電動(dòng)機(jī)機(jī)可停止工工作；或一一張新的打打印紙可進(jìn)進(jìn)入，開始始下一個(gè)打打印循環(huán)。。(3)機(jī)械系統(tǒng)工工作過程-22022/12/3141激光打印機(jī)機(jī)的整體控控制系統(tǒng)包包括激光掃掃描系統(tǒng)的的控制、電電子成像系系統(tǒng)的控制制、與計(jì)算算機(jī)接口的的控制、緩緩存及脫機(jī)機(jī)自檢等控控制。激光掃描的的控制主要要完成多面面轉(zhuǎn)鏡的穩(wěn)穩(wěn)速驅(qū)動(dòng)、、行同步信信號(hào)的檢測(cè)測(cè)、處理，，半導(dǎo)體激激光器的調(diào)調(diào)制與驅(qū)動(dòng)動(dòng)等。每次打印開開始，打印印機(jī)從計(jì)算算機(jī)接收數(shù)數(shù)據(jù)信號(hào)。。要將這些些數(shù)據(jù)信號(hào)號(hào)(包括整頁打打印內(nèi)容的的代碼)變成調(diào)制激激光的視頻頻信號(hào)，或或者儲(chǔ)存在在某些計(jì)算算機(jī)較大容容量的緩沖沖區(qū)內(nèi)；或或者在送往往打印機(jī)前前先編譯出出來形成點(diǎn)點(diǎn)陣信息。。電子成像系系統(tǒng)的控制制主要是控控制和協(xié)調(diào)調(diào)充電、曝曝光、顯影影、轉(zhuǎn)印、、進(jìn)紙、定定影、消電電、清潔等等工作步驟驟，保證打打印出高質(zhì)質(zhì)量的字符符和圖形。。和其他外部部輸出設(shè)備備一樣，激激光打印機(jī)機(jī)的接口控控制部分負(fù)負(fù)責(zé)接收和和處理主機(jī)機(jī)發(fā)來的各各種信號(hào)，，并向主機(jī)機(jī)發(fā)回打印印機(jī)狀態(tài)的的信號(hào)，協(xié)協(xié)調(diào)兩者的的工作。(4)控制系統(tǒng)簡(jiǎn)簡(jiǎn)介2022/12/31423.激光光打打印印機(jī)機(jī)的的國(guó)國(guó)內(nèi)內(nèi)外外發(fā)發(fā)展展?fàn)顮顩r況簡(jiǎn)簡(jiǎn)介介二十十世世紀(jì)紀(jì)70年代代中中期期，，美美國(guó)國(guó)率率先先將將激激光光引引入入打打印印機(jī)機(jī)領(lǐng)領(lǐng)域域，，綜綜合合利利用用激激光光掃掃描描技技術(shù)術(shù)和和電電子子照照相相技技術(shù)術(shù)，，研研制制出出激激光光打打印印機(jī)機(jī)。。早期期的的激激光光打打印印機(jī)機(jī)主主要要采采用用He-Ne激光光器器，，是是一一種種與與大大型型計(jì)計(jì)算算機(jī)機(jī)配配套套的的高高速速輸輸出出設(shè)設(shè)備備，，它它體體積積大大、、成成本本高高、、價(jià)價(jià)格格昂昂貴貴，，應(yīng)應(yīng)用用面面不不廣廣，，然然而而它它在在打打印印質(zhì)質(zhì)量量、、打打印印速速度度、、打打印印精精度度、、穩(wěn)穩(wěn)定定性性和和圖圖像像質(zhì)質(zhì)量量方方面面具具有有突突出出的的優(yōu)優(yōu)勢(shì)勢(shì)。。隨著著半半導(dǎo)導(dǎo)體體激激光光技技術(shù)術(shù)的的發(fā)發(fā)展展、、設(shè)設(shè)計(jì)計(jì)水水平平的的不不斷斷進(jìn)進(jìn)步步、、生生產(chǎn)產(chǎn)工工藝藝的的不不斷斷改改進(jìn)進(jìn)，，激激光光打打印印機(jī)機(jī)從從采采用用氣氣體體激激光光器器的的大大型型結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)發(fā)發(fā)展展到到采采用用半半導(dǎo)導(dǎo)體體激激光光器器的的小小型型臺(tái)臺(tái)式式結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)，，其其體體積積日日益益縮縮小小，，成成本本越越來來越越低低。。日本本、、美美國(guó)國(guó)等等國(guó)國(guó)相相繼繼研研制制出出多多功功能能、、低低價(jià)價(jià)格格、、高高質(zhì)質(zhì)量量的的臺(tái)臺(tái)式式激激光光打打印印機(jī)機(jī)，，激激光光打打印印機(jī)機(jī)迅迅速速達(dá)達(dá)到到了了普普及及程程度度，，它它為為越越來來越越多多的的計(jì)計(jì)算算機(jī)機(jī)用用戶戶所所青青睞睞，，已已從從計(jì)計(jì)算算機(jī)機(jī)的的主主要要輸輸出出設(shè)設(shè)備備拓拓寬寬到到各各個(gè)個(gè)領(lǐng)領(lǐng)域域。。2022/12/31433.激光打印印機(jī)的國(guó)國(guó)內(nèi)外發(fā)發(fā)展?fàn)顩r況簡(jiǎn)介進(jìn)入二十十世紀(jì)90年代以來來，由于于大功率率半導(dǎo)體體激光器器的發(fā)展展和計(jì)算算機(jī)控制制的廣泛泛應(yīng)用，，激光打打印技術(shù)術(shù)日益成成熟，成成本不斷斷下降，，其市場(chǎng)場(chǎng)份額已已超過針針式打印印機(jī)，成成為打印印市場(chǎng)的的主流產(chǎn)產(chǎn)品之一一。盡管我國(guó)國(guó)激光打打印技術(shù)術(shù)發(fā)展迅迅速，重重慶華蜀蜀公司、、聯(lián)想集集團(tuán)、中中科院計(jì)計(jì)算機(jī)所所中計(jì)公公司、紫紫金公司司、科海海公司等等都研制制生產(chǎn)了了自己的的漢字激激光打印印機(jī)產(chǎn)品品，憑借借漢字處處理優(yōu)勢(shì)勢(shì)在我國(guó)國(guó)打印機(jī)機(jī)市場(chǎng)上上爭(zhēng)占一一席之地地。但國(guó)內(nèi)內(nèi)產(chǎn)品品生產(chǎn)產(chǎn)批量量小、、成本本難以以下降降，很很難與與國(guó)外外進(jìn)口口的低低價(jià)打打印機(jī)機(jī)競(jìng)爭(zhēng)爭(zhēng)，因因此國(guó)國(guó)內(nèi)目目前使使用的的打印印機(jī)大大多數(shù)數(shù)為國(guó)國(guó)外產(chǎn)產(chǎn)品。。2022/12/31443.激光打打印機(jī)機(jī)的國(guó)國(guó)內(nèi)外外發(fā)展展?fàn)顩r況簡(jiǎn)介介激光打打印機(jī)機(jī)的發(fā)發(fā)展趨趨勢(shì)：：首先是是臺(tái)式式低速速打印印機(jī)向向著小小型化化、高高速度度和高高分辨辨率方方向發(fā)發(fā)展，，即打打印速速度由由20頁／分分提高高到50-60頁／分分、分分辨率率由300dpi提高到到1000dpi以上，，能夠夠達(dá)到到標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)報(bào)刊刊印刷刷所要要求的的分辨辨率；；其次是是激光光打印印機(jī)和和其他他CA(CharmelAdapter)機(jī)器相相結(jié)合合，朝朝兼容容、集集成化化方向向發(fā)展展，如如Cannon和Ricoh的激光光打印印機(jī)一一傳真真機(jī)和和Ricoh公司的的激光光打印印機(jī)—復(fù)印機(jī)機(jī)—傳真機(jī)機(jī)三合合一的的機(jī)種種等；；此外，，激光光打印印機(jī)的的彩色色化發(fā)發(fā)展也也是一一個(gè)重重要的的方向向。2022/12/31456.3激激光光存儲(chǔ)儲(chǔ)技術(shù)術(shù)隨著社社會(huì)進(jìn)進(jìn)步、、生產(chǎn)產(chǎn)和科科學(xué)技技術(shù)的的不斷斷發(fā)展展，人人類對(duì)對(duì)信息息的依依賴程程度日日益加加深，，需要要處理理、傳傳輸和和存儲(chǔ)儲(chǔ)的信信息急急劇增增加，，這對(duì)對(duì)信息息的存存儲(chǔ)和和管理理提出出了越越來越越高的的要求求。為為滿足足信息息社會(huì)會(huì)的發(fā)發(fā)展需需求，，光存存儲(chǔ)技技術(shù)應(yīng)應(yīng)運(yùn)而而生，，并成成為現(xiàn)現(xiàn)代信信息社社會(huì)中中不可可缺少少的存存儲(chǔ)技技術(shù)之之一。。早期人人們用用縮微微膠片片來存存儲(chǔ)文文檔資資料，，這是是光存存儲(chǔ)的的最早早形式式。上世紀(jì)紀(jì)60年代激激光問問世后后，激激光全全息技技術(shù)的的發(fā)展展使具具有更更大存存儲(chǔ)容容量的的三維維圖象象存儲(chǔ)儲(chǔ)得以以實(shí)現(xiàn)現(xiàn)，但但其不不能進(jìn)進(jìn)行實(shí)實(shí)時(shí)數(shù)數(shù)據(jù)存存取，，無法法與磁磁存儲(chǔ)儲(chǔ)相比比較。。上世紀(jì)紀(jì)70年代，，光盤盤存儲(chǔ)儲(chǔ)技術(shù)術(shù)應(yīng)運(yùn)運(yùn)而生生并迅迅猛發(fā)發(fā)展.2022/12/31466.3激激光存儲(chǔ)儲(chǔ)技術(shù)-1第一代光盤盤存儲(chǔ)用GaAlAs半導(dǎo)體激光光器，波長(zhǎng)長(zhǎng)為0.78um(近紅外)，5寸光盤的存存儲(chǔ)容量為為0.76GB，即CD系列光盤；；第二代光盤盤存儲(chǔ)用GaAlInP激光器，波波長(zhǎng)為0.65um(紅光)，存儲(chǔ)容量量為4.7GB，即數(shù)字多多功能光盤盤(DVD)系列；第三代光盤盤存儲(chǔ)已經(jīng)經(jīng)興起，使使用GaN半導(dǎo)體激光光器，波長(zhǎng)長(zhǎng)為0.41um(藍(lán)光)，存儲(chǔ)容量量可達(dá)27GB，為高密度度數(shù)字多功功能光盤即即HD—DVD光盤(藍(lán)碟)。上世紀(jì)80年代后期出出現(xiàn)的磁光光盤(MO)技術(shù)和90年代初期出出現(xiàn)的相變變光盤(PC)技術(shù)也得到到了飛快的的發(fā)展，并并且已經(jīng)進(jìn)進(jìn)入實(shí)用時(shí)時(shí)期。由此可見，，激光技術(shù)術(shù)的發(fā)明和和發(fā)展在光光存儲(chǔ)技術(shù)術(shù)的發(fā)展中中起了重要要的作用。。2022/12/3147激光存儲(chǔ)的的基本原理理、分類及及特點(diǎn)1、激光存儲(chǔ)儲(chǔ)的基本原原理激光存儲(chǔ)是是利用材料料的某種性性質(zhì)對(duì)光敏敏感。帶有信息的的光照射材材料時(shí)，該該性質(zhì)發(fā)生生改變，且且能夠在材材料中記錄錄這種改變變，這就實(shí)實(shí)現(xiàn)了光信信息的存儲(chǔ)儲(chǔ)。用激光對(duì)存存儲(chǔ)材料讀讀取信息時(shí)時(shí)，讀出光光的性質(zhì)隨隨存儲(chǔ)材料料性質(zhì)的改改變而發(fā)生生相應(yīng)的變變化，從而而實(shí)現(xiàn)已存存儲(chǔ)光信息息的讀取。。2022/12/3148激光存儲(chǔ)的的基本原理理、分類及及特點(diǎn)2、激光存儲(chǔ)儲(chǔ)的分類光存儲(chǔ)的分分類有很多多種，按數(shù)據(jù)存取取方式可分分為光打點(diǎn)點(diǎn)式存儲(chǔ)和和頁面并行行存儲(chǔ)；按存儲(chǔ)介質(zhì)質(zhì)的厚度可可分為二維維存儲(chǔ)和三三維存儲(chǔ)；；按鑒別存儲(chǔ)儲(chǔ)數(shù)據(jù)的方方式可分為為位置選擇擇存儲(chǔ)和頻頻率選擇存存儲(chǔ)等等。。目前最普遍遍、最成熟熟的光存儲(chǔ)儲(chǔ)技術(shù)就是是光盤存儲(chǔ)儲(chǔ)，正在發(fā)發(fā)展中的存存儲(chǔ)技術(shù)還還有全息存存儲(chǔ)技術(shù)、、光學(xué)雙光光子雙穩(wěn)態(tài)態(tài)三維數(shù)字字存儲(chǔ)技術(shù)術(shù)、持續(xù)光光譜燒孔技技術(shù)、電子子俘獲光存存儲(chǔ)技術(shù)等等。2022/12/31493、激光存儲(chǔ)儲(chǔ)的特點(diǎn)現(xiàn)有的光存存儲(chǔ)技術(shù)與與傳統(tǒng)的磁磁存儲(chǔ)技術(shù)術(shù)相比有如如下特點(diǎn)：：1．?dāng)?shù)據(jù)存儲(chǔ)儲(chǔ)密度高、、容量大。。理論估計(jì)光光儲(chǔ)存的面面密度為1／λ2。(其中入是用用于光存儲(chǔ)儲(chǔ)的波長(zhǎng))的數(shù)量級(jí)，，存儲(chǔ)的體體密度可達(dá)達(dá)1／λ3。2．壽命長(zhǎng)。。磁存儲(chǔ)的信信息一般只只能保留2—3年。而光存存儲(chǔ)只要其其介質(zhì)穩(wěn)定定，壽命一一般在10年以上。3．非接觸式式讀／寫和和擦。用光讀／寫寫不會(huì)磨損損和劃傷存存儲(chǔ)介質(zhì)，，這不僅延延長(zhǎng)了存儲(chǔ)儲(chǔ)壽命，而而且使存儲(chǔ)儲(chǔ)介質(zhì)易于于更換、移移動(dòng)，從而而更易實(shí)現(xiàn)現(xiàn)海量存儲(chǔ)儲(chǔ)。4．信息位價(jià)價(jià)格低。由于光存儲(chǔ)儲(chǔ)密度高，，其信息位位價(jià)格可比比磁記錄的的低幾十倍倍。此外，光存存儲(chǔ)還有并行程度高高，抗電磁磁干擾性能能強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。正正是由于這這些優(yōu)點(diǎn)，，光存儲(chǔ)技技術(shù)自激光光器發(fā)明以以來就一直直受到人們們的極大關(guān)關(guān)注。2022/12/3150激激光光盤存儲(chǔ)儲(chǔ)激光光盤存儲(chǔ)儲(chǔ)技術(shù)是目前前最成熟的光光存儲(chǔ)技術(shù)，，也是應(yīng)用最最廣泛的存儲(chǔ)儲(chǔ)技術(shù)之一。。1．激光光盤存存儲(chǔ)的基本原原理光盤存儲(chǔ)包括括信息“寫入入”和“讀出出”兩個(gè)過程程。在信息的“寫寫入”過程中中，首先用待待存儲(chǔ)信息調(diào)調(diào)制寫入激光光的強(qiáng)度，并并使激光聚焦焦在記錄介質(zhì)質(zhì)中，形成極極微小的光照照微區(qū)，其光光照區(qū)發(fā)生相相應(yīng)的物理、、化學(xué)變化(反射率、折射射率、偏振特特性或其它特特性)，這樣記錄介介質(zhì)上有無物物理、化學(xué)性性質(zhì)的變化就就代表了信息息的有無，從從而完成信息息的“寫入””。在信息的“讀讀取”過程中中，用低強(qiáng)度度的穩(wěn)定激光光束掃描信息息軌道，隨著著光盤的高速速旋轉(zhuǎn)，介質(zhì)質(zhì)表面的反射射光強(qiáng)度(或光的其他性性質(zhì))隨存儲(chǔ)信息區(qū)區(qū)域的物理、、化學(xué)性質(zhì)變變化而發(fā)生變變化。用光電電探測(cè)器檢測(cè)測(cè)反射光信號(hào)號(hào)并加以解調(diào)調(diào)，便可取出出所存儲(chǔ)的信信息。2022/12/3151圖6-27為一基基本的的光盤盤系統(tǒng)統(tǒng)圖。。圖6-27基本的的激光光光盤盤系統(tǒng)統(tǒng)圖圖6-28激光光光盤記記錄斑斑示意意圖1．激光光光盤盤存儲(chǔ)儲(chǔ)的基基本原原理-12022/12/31521．激激光光光光盤盤存存儲(chǔ)儲(chǔ)的的基基本本原原理理-2光盤盤是是在在襯襯盤盤上上淀淀積積了了記記錄錄介介質(zhì)質(zhì)及及其其保保護(hù)護(hù)膜膜的的盤盤片片，，在在記記錄錄介介質(zhì)質(zhì)表表面面沿沿螺螺旋旋形形軌軌道道，，以以信信息息斑斑的的形形式式寫寫入入大大量量的的信信息息(參見見圖圖6-28)，其其記記錄錄軌軌道道的的密密度度達(dá)達(dá)1000道／／mm左右右。?？煽梢娨娦判畔⑾甙咴皆叫⌒?，，光光盤盤的的存存儲(chǔ)儲(chǔ)密密度度越越大大。。由于于物物鏡鏡衍衍射射極極限限影影響響焦焦點(diǎn)點(diǎn)處處光光匯匯聚聚的的最最小小直直徑徑(約為為λ／(2NA)，其其中中NA為物物鏡鏡的的數(shù)數(shù)值值孔孔徑徑)，因因此此光光盤盤的的存存儲(chǔ)儲(chǔ)密密度度為為(NA／λ)2。例如如在在采采用用氬氬離離子子激激光光器器(λ=457.9nm)和物物鏡鏡數(shù)數(shù)值值孔孔徑徑為為0.8的系系統(tǒng)統(tǒng)中中，，信信息息斑斑的的最最小小直直徑徑為為λ／(2NA)=457.9／(2×0.8)=0.29um，則則存存儲(chǔ)儲(chǔ)密密度度為為(NA／λ)2=3××1012m-2。對(duì)于于普普通通尺尺寸寸內(nèi)內(nèi)徑徑為為70mm、外外徑徑為為145mm的光光盤盤而而言言，，其其有有效效存存儲(chǔ)儲(chǔ)面面積積約約為為5.0×10-2m2，則則它它的的最最大大存存儲(chǔ)儲(chǔ)容容量量為為3×1012×5.0×10-2=1.5×1010bit?？梢娨姴刹捎糜酶潭滩úㄩL(zhǎng)長(zhǎng)的的激激光光器器和和高高數(shù)數(shù)值值孔孔徑徑的的物物鏡鏡可可以以提提高高光光盤盤的的存存儲(chǔ)儲(chǔ)密密度度。。2022/12/31531．激光光盤盤存儲(chǔ)的基基本原理-3光盤存儲(chǔ)除除了具有存存儲(chǔ)密度高高、抗電磁磁干擾、存存儲(chǔ)壽命長(zhǎng)長(zhǎng)、非接觸觸式讀／寫寫信息以及及信息位價(jià)價(jià)格低廉等等優(yōu)點(diǎn)外，，還具有信信息載噪比比(CNR：載噪比是是載波電平平與噪音電電平之比，，以分貝表表示)高的突出優(yōu)優(yōu)點(diǎn)。光盤盤載噪比均均在50dB以上，且多多次讀／寫寫后不降低低。因而光盤多多次讀出的的音質(zhì)和圖圖像清晰度度是磁帶和和磁盤所無無法比擬的的。另外，光盤盤的信息傳傳輸速率也也比較高?！，F(xiàn)有光盤的的數(shù)據(jù)速率率可達(dá)50Mb／s以上，通過過改進(jìn)光學(xué)學(xué)系統(tǒng)并選選擇適當(dāng)?shù)牡募す獠ㄩL(zhǎng)長(zhǎng)，數(shù)據(jù)速速率還可進(jìn)進(jìn)一步提高高。2022/12/31542．激光光盤盤的類型計(jì)算機(jī)控制制的數(shù)字光光盤存儲(chǔ)技技術(shù)，按讀讀寫功能劃劃分主要有有如下四種種：(1)只讀存儲(chǔ)(Readonlymemory)光盤只讀式存儲(chǔ)儲(chǔ)光盤的記記錄介質(zhì)主主要是光刻刻膠，記錄錄方式是先先將信息刻刻錄在介質(zhì)質(zhì)上制成母母盤，然后后進(jìn)行模壓壓復(fù)制大量量子盤。這種光盤只只能用來播播放已經(jīng)記記錄在盤片片上的信息息，用戶不不能自行寫寫入。2022/12/31552．激光光盤盤的類型-1(2)一次寫入光光盤WORM(WriteOnceReadMemory，或稱為DRAW，DirectReadAfterWrite)一次寫人光光盤利用聚聚焦激光在在介質(zhì)的光光照微區(qū)產(chǎn)產(chǎn)生不可逆逆的物理或或化學(xué)變化化寫入信息息。其寫入入過程主要要是利用激激光的熱效效應(yīng)，記錄錄方式有燒燒蝕型、起起泡型、熔熔融型、合合金型、相相變型等很很多種。這類光盤具有有寫、讀兩種種功能，用戶戶可以自行一一次寫入，寫寫完即可讀，，但信息一經(jīng)經(jīng)寫入便不可可擦除，也不不能反復(fù)使用用。這種光盤盤可用于文檔檔和圖像的存存儲(chǔ)。2022/12/31562．激光光盤的的類型-2(3)可擦重寫光盤盤(Rewrite，或Erasable--DRAW即EDAW)這類光盤可多多次寫入、讀讀取信息，但但寫入前需先先將已有的信信息擦去，然然后再寫入新新的信息，即即寫、擦信息息是分開的兩兩個(gè)過程。寫入時(shí)先用擦擦激光將某一一信道上的信信息擦除，然然后再用寫激激光將新信息息寫入?？梢娺@種先擦擦后寫的兩步步過程限制了了數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)儲(chǔ)速率，因而而尚未應(yīng)用到到計(jì)算機(jī)系統(tǒng)統(tǒng)的隨機(jī)存取取存儲(chǔ)器(RandomAccessMemory．RAM)，但它在海量量脫機(jī)存儲(chǔ)和和圖像數(shù)字存存儲(chǔ)方面應(yīng)用用廣泛。目前它的記錄錄介質(zhì)主要是是磁光型(熱磁反轉(zhuǎn)型)存儲(chǔ)材料。2022/12/31572．激光光盤的的類型-3(4)直接重寫光盤盤(overwrite)可擦重寫光盤盤需要擦、寫寫兩次動(dòng)作完完成信息的更更換，這使光光盤數(shù)據(jù)傳輸輸速率受到限限制。直接重寫光盤盤用一束激光光，一次動(dòng)作作在完成寫入入新信息的同同時(shí)自動(dòng)擦除除原有信息，，這種光盤利利用某些材料料在激光作用用下可實(shí)現(xiàn)晶晶態(tài)與非晶態(tài)態(tài)間相互轉(zhuǎn)化化的特性，使使記錄介質(zhì)在在寫入激光束束的粒子作用用下快速晶化化，從而實(shí)現(xiàn)現(xiàn)信息的存儲(chǔ)儲(chǔ)。這種光致晶化化的可逆相變變過程非?？炜?，當(dāng)擦除激激光脈寬與寫寫入激光脈寬寬相當(dāng)時(shí)(20~50ns)，相變光盤可可直接進(jìn)行重重寫，從而大大大縮短了數(shù)數(shù)據(jù)的存取時(shí)時(shí)間。2022/12/31583．激光光盤存存儲(chǔ)器激光光盤存儲(chǔ)儲(chǔ)器由光存儲(chǔ)儲(chǔ)盤片及其驅(qū)驅(qū)動(dòng)器組成。。驅(qū)動(dòng)器提供供高質(zhì)量讀出出光束、引導(dǎo)導(dǎo)精密光學(xué)頭頭、讀出信息息、給出檢測(cè)測(cè)光盤聚焦誤誤差信號(hào)，并并實(shí)現(xiàn)光束高高精度伺服跟跟蹤等功能。。光盤存儲(chǔ)器的的光學(xué)系統(tǒng)一一般都采以半半導(dǎo)體激光器器作為光源，，采用一束激激光、一套光光路進(jìn)行信息息的寫／讀(如只讀存儲(chǔ)器器及一次寫入入存儲(chǔ)器)；或用兩個(gè)獨(dú)獨(dú)立的光源、、配置兩套光光路，一套用用來讀／寫，，另一套用來來擦除(如可擦重寫存存儲(chǔ)器)。直接重寫式相相變光盤存儲(chǔ)儲(chǔ)器，只需一一束激光、一一套光路完成成全部讀、寫寫、擦功能，，可與一次寫寫入存儲(chǔ)器兼兼容。2022/12/31593．激激光光光光盤盤存存儲(chǔ)儲(chǔ)器器-1光盤盤存存儲(chǔ)儲(chǔ)器器的的光光學(xué)學(xué)系系統(tǒng)統(tǒng)大大致致可可分分為為單單光光束束光光學(xué)學(xué)系系統(tǒng)統(tǒng)和和雙雙光光束束光光學(xué)學(xué)系系統(tǒng)統(tǒng)兩兩類類。。單光光束束光光學(xué)學(xué)系系統(tǒng)統(tǒng)適適合合于于只只讀讀光光盤盤和和一一次次寫寫入入光光盤盤，，具具備備信信息息的的寫寫／／讀讀功功能能，，而而雙雙光光束束光光學(xué)學(xué)系系統(tǒng)統(tǒng)用用于于可可擦擦重重寫寫光光盤盤。。下面面以以雙雙光光束束光光學(xué)學(xué)系系統(tǒng)統(tǒng)(圖6-29)為例例，，作作一一簡(jiǎn)簡(jiǎn)單單介介紹紹。。圖6——29光盤盤存存儲(chǔ)儲(chǔ)器器的的雙雙光光束束光光學(xué)學(xué)系系統(tǒng)統(tǒng)2022/12/31603．激激光光光光盤盤存存儲(chǔ)儲(chǔ)器器-2其中中關(guān)關(guān)鍵鍵器器件件的的作作用用如如下下：：1——寫／／讀讀激激光光器器(0.83um)；5——二向向色色反反射射鏡鏡，，它它只只反反射射特特定定波波長(zhǎng)長(zhǎng)的的入入射射光光；；11——刀口口，，將將從從光光盤盤反反射射回回來來的的激激光光分分割割為為兩兩部部分分，，分分別別進(jìn)進(jìn)入入探探測(cè)測(cè)器器12和13，得得到到讀讀出出和和聚聚焦焦、、跟跟蹤蹤誤誤差差信信號(hào)號(hào)；；18、19——對(duì)正正、、負(fù)負(fù)柱柱面面透透鏡鏡，，改改變變光光束束為為橢橢圓圓截截面面，，以以利利擦擦除除；；17——偏振振分分束束器器；；14——擦除除激激光光器器。。器件件1-8、10-13構(gòu)成寫／／讀光路路，器件件14-19、5-8、20-21構(gòu)成擦除除光路，，9是可擦重重寫的光光盤。2022/12/31613．激光光光盤存儲(chǔ)儲(chǔ)器-3激光光盤盤存儲(chǔ)技技術(shù)具有有低成本本、可大大量模壓壓復(fù)制等等優(yōu)勢(shì)，，這是其其他光存存儲(chǔ)技術(shù)術(shù)難于替替代的。。但目前光光盤的直直接重寫寫性能仍仍然不及及磁盤，，所以光光盤存儲(chǔ)儲(chǔ)技術(shù)在在提高其其存儲(chǔ)密密度優(yōu)勢(shì)勢(shì)的同時(shí)時(shí)，正在在繼續(xù)提提高其數(shù)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)儲(chǔ)、傳輸輸速率。。隨著短波波長(zhǎng)激光光技術(shù)和和其它光光學(xué)存儲(chǔ)儲(chǔ)技術(shù)的