光盘存储技术 光信息21庄依妮

光盘存储技术光信息21庄依妮简述光盘，即高密度光盘（CompactDisc）是近代发展起来不同于完全磁性载体的光学存储介质，用聚焦的氢离子激光束处理记录介质的方法存储和再生信息，又称激光光盘。光存储技术是采用激光照射介质，激光与介质相互作用，导致介质的性质发生变化而将信息存储在光盘上。读出信息时，用激光扫描介质，识别出存储单元性质的变化，读出“1”，“0”这些信号，组成二进制代码，便读出了特定的数据。光存储技术具有存储密度高、存储寿命长、非接触式读写和檫出、信息的信噪比高、信息位的价格低等优点。光盘的结构根据光盘的结构，可以把光盘分为CD盘，DVD盘，以及蓝光光盘等几种，以CD盘为例，除去表面的印刷层，它主要有基垫、刻录槽、反射层、保护层这四层，如下图。●基垫是无色透明的聚碳酸酯板，在整个光盘中，它不仅是沟槽等的载体，更是整体个光盘的物理外壳。

●刻录槽是烧录时刻录信号的地方，其主要的工作原理是在基板上涂抹上专用的化学材料，在激光照射下改变反射率，从而记录下信息。●反射层是光盘的第三层，它是反射光驱激光光束的区域，借反射的激光光束读取光盘片中的资料。●保护层是用来保护光盘中反射层及染料层防止信号被破坏。

光盘的数据记录面从内径向外径被分成三个区，分别是导入区（Lead-In）、数据记录区（Data）和导出区（Lead-Out），如图所示光盘的结构从光盘的正面看，它的数据面呈现出的是螺旋的光道，光道中凹凸的小槽便是用激光记录下的，如图。光盘的结构DVD盘片大致与CD盘一致，它由两张厚度为0.6

mm的基片粘合而成,可以制成双面盘片来提高记录容量。DVD盘有单面单层（4.7

GB）、单面双层（8.5

GB）、双面单层（9.4

GB）及双面双层（17

GB）四种结构。BD盘片在结构上较之CD盘与DVD盘有了较大的改进，由基垫（Substrate）、记录层（RecordedLayer）和保护层（CoverLayer）构成。基垫和记录层厚1.1mm，透明保护层厚0.1mm，由于减小了保护层的厚度，使得记录层的数据容易受到破坏，因此具体实现时，BD采用了新的保护外套（NewHardCoat）技术，在保护层上增加2μm的硬保护外套，从而更好地保护光盘数据。蓝光光盘单面单层盘片的存储容量被定义为25GB和27GB，单面双层容量定义为50GB和54GB。单面4层的100GB，8层的200GB的蓝光光盘都已面世。数据的读写写入数据时，写入装置（刻录机）用一束较强的激光束照射光盘，此时，记录层的染料被加热，其中有一部分被溶解形成凹坑（可擦除的是改变极性），信息就被“烧灼”到盘的记录层上，从而完成数据的写入。读出数据时，采用较弱激光束。由于凹凸不平的信息面对激光束的反射强度不同，凹坑部分反射的光强弱，非凹部分反射的强。人们就是利用这个原理来读出记录在CD-ROM光盘上的“1”和“0”信号。具体处理时是用光道上凹凸交界的跳变沿表示数码“1”，两个边缘之间代表数字“0”，“0”的个数由边缘之间的长度决定。如图所示为光学读出头的基本构造。三代光盘的对比●使用激光的波长越来越小。●物镜镜头的数值孔径（NA）越来越大。CD，DVD，BD三代光盘，单面的存储空间从0.7G到4.7G到25G不断的大幅度增加。●盘片的记录层随着激光波长和NA的变化也随之变化。在光的衍射极限下，光束的聚焦直径d(光斑强度分布的半高宽)与光波长λ成正比，与镜头的数值孔径NA成反比，即d=0.510λ/NA比起照射深0.6mm的覆盖层，使得蓝色激光的透过量相应提高，并使得BD的蓝光聚焦点只有DVD红光聚焦点的面积的19%，即五分之一的面积，这样就可以通过更小的记录点来提高记录密度，录制数据的偏差也就更小，从而实现了更高的存储精度和存储密度。三代光盘的对比如图所示，BD盘片的轨道间距减小至0.32μm，仅仅是当前红光DVD盘片0.74μm的一半，而其记录单元—凹槽（或化学物质相变单元）的最小直径是0.15μm，也远比红光DVD盘片的0.4μm凹槽小得多。发展前景●光盘是最安全的数据存储介质磁记录方式的硬盘磁带磁盘特点是可擦写，而且收到热冲击内容会消失。半导体记录方式的U盘SD卡等易擦写，受电场冲击内容可能消失。光存储介质光盘是物理记录方式，更稳定。●发展到现在的蓝光光盘容量上有了大改进，单面的容量