光盤存儲技術(shù) 光信息21莊依妮

光盤存儲技術(shù)光信息21莊依妮簡述光盤，即高密度光盤（CompactDisc）是近代發(fā)展起來不同于完全磁性載體的光學(xué)存儲介質(zhì)，用聚焦的氫離子激光束處理記錄介質(zhì)的方法存儲和再生信息，又稱激光光盤。光存儲技術(shù)是采用激光照射介質(zhì)，激光與介質(zhì)相互作用，導(dǎo)致介質(zhì)的性質(zhì)發(fā)生變化而將信息存儲在光盤上。讀出信息時，用激光掃描介質(zhì)，識別出存儲單元性質(zhì)的變化，讀出“1”，“0”這些信號，組成二進制代碼，便讀出了特定的數(shù)據(jù)。光存儲技術(shù)具有存儲密度高、存儲壽命長、非接觸式讀寫和檫出、信息的信噪比高、信息位的價格低等優(yōu)點。光盤的結(jié)構(gòu)根據(jù)光盤的結(jié)構(gòu)，可以把光盤分為CD盤，DVD盤，以及藍光光盤等幾種，以CD盤為例，除去表面的印刷層，它主要有基墊、刻錄槽、反射層、保護層這四層，如下圖?！窕鶋|是無色透明的聚碳酸酯板，在整個光盤中，它不僅是溝槽等的載體，更是整體個光盤的物理外殼。

●刻錄槽是燒錄時刻錄信號的地方，其主要的工作原理是在基板上涂抹上專用的化學(xué)材料，在激光照射下改變反射率，從而記錄下信息。●反射層是光盤的第三層，它是反射光驅(qū)激光光束的區(qū)域，借反射的激光光束讀取光盤片中的資料?！癖Ｗo層是用來保護光盤中反射層及染料層防止信號被破壞。

光盤的數(shù)據(jù)記錄面從內(nèi)徑向外徑被分成三個區(qū)，分別是導(dǎo)入?yún)^(qū)（Lead-In）、數(shù)據(jù)記錄區(qū)（Data）和導(dǎo)出區(qū)（Lead-Out），如圖所示光盤的結(jié)構(gòu)從光盤的正面看，它的數(shù)據(jù)面呈現(xiàn)出的是螺旋的光道，光道中凹凸的小槽便是用激光記錄下的，如圖。光盤的結(jié)構(gòu)DVD盤片大致與CD盤一致，它由兩張厚度為0.6

mm的基片粘合而成,可以制成雙面盤片來提高記錄容量。DVD盤有單面單層（4.7

GB）、單面雙層（8.5

GB）、雙面單層（9.4

GB）及雙面雙層（17

GB）四種結(jié)構(gòu)。BD盤片在結(jié)構(gòu)上較之CD盤與DVD盤有了較大的改進，由基墊（Substrate）、記錄層（RecordedLayer）和保護層（CoverLayer）構(gòu)成?；鶋|和記錄層厚1.1mm，透明保護層厚0.1mm，由于減小了保護層的厚度，使得記錄層的數(shù)據(jù)容易受到破壞，因此具體實現(xiàn)時，BD采用了新的保護外套（NewHardCoat）技術(shù)，在保護層上增加2μm的硬保護外套，從而更好地保護光盤數(shù)據(jù)。藍光光盤單面單層盤片的存儲容量被定義為25GB和27GB，單面雙層容量定義為50GB和54GB。單面4層的100GB，8層的200GB的藍光光盤都已面世。數(shù)據(jù)的讀寫寫入數(shù)據(jù)時，寫入裝置（刻錄機）用一束較強的激光束照射光盤，此時，記錄層的染料被加熱，其中有一部分被溶解形成凹坑（可擦除的是改變極性），信息就被“燒灼”到盤的記錄層上，從而完成數(shù)據(jù)的寫入。讀出數(shù)據(jù)時，采用較弱激光束。由于凹凸不平的信息面對激光束的反射強度不同，凹坑部分反射的光強弱，非凹部分反射的強。人們就是利用這個原理來讀出記錄在CD-ROM光盤上的“1”和“0”信號。具體處理時是用光道上凹凸交界的跳變沿表示數(shù)碼“1”，兩個邊緣之間代表數(shù)字“0”，“0”的個數(shù)由邊緣之間的長度決定。如圖所示為光學(xué)讀出頭的基本構(gòu)造。三代光盤的對比●使用激光的波長越來越小?！裎镧R鏡頭的數(shù)值孔徑（NA）越來越大。CD，DVD，BD三代光盤，單面的存儲空間從0.7G到4.7G到25G不斷的大幅度增加?！癖P片的記錄層隨著激光波長和NA的變化也隨之變化。在光的衍射極限下，光束的聚焦直徑d(光斑強度分布的半高寬)與光波長λ成正比，與鏡頭的數(shù)值孔徑NA成反比，即d=0.510λ/NA比起照射深0.6mm的覆蓋層，使得藍色激光的透過量相應(yīng)提高，并使得BD的藍光聚焦點只有DVD紅光聚焦點的面積的19%，即五分之一的面積，這樣就可以通過更小的記錄點來提高記錄密度，錄制數(shù)據(jù)的偏差也就更小，從而實現(xiàn)了更高的存儲精度和存儲密度。三代光盤的對比如圖所示，BD盤片的軌道間距減小至0.32μm，僅僅是當(dāng)前紅光DVD盤片0.74μm的一半，而其記錄單元—凹槽（或化學(xué)物質(zhì)相變單元）的最小直徑是0.15μm，也遠比紅光DVD盤片的0.4μm凹槽小得多。發(fā)展前景●光盤是最安全的數(shù)據(jù)存儲介質(zhì)磁記錄方式的硬盤磁帶磁盤特點是可擦寫，而且收到熱沖擊內(nèi)容會消失。半導(dǎo)體記錄方式的U盤SD卡等易擦寫，受電場沖擊內(nèi)容可能消失。光存儲介質(zhì)光盤是物理記錄方式，更穩(wěn)定。●發(fā)展到現(xiàn)在的藍光光盤容量上有了大改進，單面的容量