光信息存储技术.ppt
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荷兰:PHILIPS 197wenku.baidu.com.9.5诞生第一台激光唱机，体积大，
很笨重。He-Ne体积大，材料要求↗
1976→向美国推销第一代产品
1982→向西欧推销第二代产品（改进型 产品）
日本崛起在70年代中后期
SONY SANYA PANNISONIC….
形成两大派势：
东芝
都想以自己的企业标准作为
③ CD、VCD、DVD的生产及检测设备的国 产化研究与生产
④光盘库及光盘塔，光盘阵列的应用与国 外有很大差别 利用自动换盘系统组成光盘库、光 盘塔、光盘阵列，实现提高整个系统的 容量、数据传输率及数据存储的可靠性。
⑤ 开发新一代的存储产品 近场、自聚焦、光学非辐射场与光
学超衍射极限分辨存储等三维存储产品 有差距
①4X磁光光盘光学特性测试仪 --40万 华工
②4X磁光光盘机械特性测试仪 --70万 华工
③4X磁光光盘动态特性测试仪 --70万 清华
④光强调制型直接重写型磁光材料机理研 究 --40万 华工
共计 220万 总投资 1000万元
四.光盘标准
对各类光盘的技术规格、盘片的物 理尺寸、信息记录的物理格式及逻辑格 式、信源/信道编码方法等技术内容作出 了详细的规定
PSHB--三维光信息存储在理 论上可以使记录密度提高 3~4量级。
* 即使光的频率成为新的存储 维，使得传统的二维（x,y） 光信息存储变成三维 （x,y,γ）光信息存储
原理：目前光存储密度上限 108bit / cm2
相对应1bit所占空间106~ 107 个分子，如果一个分子用作 1bit的存储文件，这样可以 在原有基础上提高记录密度 达106~ 107 倍。
由于不同的标准往往用不同颜色的 彩页作为封面，因此，人们习惯用彩页 颜色的方法来特指某一类光盘的技术标 准。
§2.激光光盘系统基本原理
1.系统构成
（1）分类
民用
·光盘 军用
:
内加固：从设计角度考虑 加固（ 一级加固，机械方式）
外加固：防震动、冲击
（弹簧）
例如：内加固： 减小由温度↗或者↙引起光学系统
光 盘 机
写
/
读信号
处理系统
机械系统 写信号处理系统 读信号处理系统
关键问题：可靠性、有效性
（3）系统中光学头的 基本构成
典型的光盘 构成系统
基本元件： （a）光源LD：激光器 780nm，650nm （b）准直、扩束系统
椭圆，发散
准直，圆形
（c）PBS（偏振分光棱镜） （PBS+λ/4波片） 光束 隔离器
强： 0 弱： 1
高密度光盘 DVD（Digital Video Disk），能
存储动态画面735分钟
DVD制作与CD差不多 关键：螺旋形光道更密
DVD容量=7XCD容量
实现方法： ① 减小LD的波长 780nm↘ 650/635↘ 532nm
② 增大读出物镜的NA
k
NA 0.45↗ ……0.65↗
5 104GB
B.发展趋势（高密、高效、高速）
高密： 短波长LD，NA↗ 衬盘厚度↙ ，道间距↙
高效： 记录方法、数据格式 新型 的光学头改进
高速： 存储技术、记录速度
C.全世界光盘驱动器的发运量30~40%每年发展 递增
30~40%每年发展递增
D.研究与开发
90%力量→ 高性能光盘及驱动器
③ 减小信道密度 1.2μm↘0.74 μm
④ 减小光盘盘基厚度 1.2mm↘0.6mm
⑤ 编码技术、数据格式等
③ 减小信道密度 1.2μm↘0.74 μm
④ 减小光盘盘基厚度 1.2mm↘0.6mm
⑤ 编码技术、数据格式等
* 10%力量： 持续光源烧孔和三维光信息存储 光斑变色存储技术 电子俘获光存储技术 全息信息存储技术 纳米与自聚焦技术 MND近场存储技术
参数的变化……应从设计角度更好的选 择材料及元器件的稳定性。
军用光盘总体要求：防温、防潮、 防震、防霉、防冲击、防电磁波及辐射。 分为车载、机载、舰载三类。
（2）光盘存储系统的基本要求
光
盘 材料研究
光
（ 介 质 ）
加工工艺
动态在线检测 离线全面质量检测
盘 存 储
系 统
供电系统
光盘驱动器
光学头系统 伺服系统
方法 为了实现分子存储 ① 要求稳定性 ② 具备选择或识别每个分 子的方法
持续光谱烧孔技术： 利用活性分子所处的周围
环境的不同而引起对应能量 的差别来识别不同分子。
E.国内外发展的差距
① 实现低价位的有自主产权的DVD及DVDROM驱动器规模生产： 自主产权 无
② DVD与VCD及其驱动器的器件的产业化与 国际接轨 几乎全部进口，组装返销
达到：40~100Gbit/盘
三.国内外发展状况 80年代 广电部第一次光盘制式可行性调研单
位有：清华、华工、复旦、北航 科学院：上海光机、上海冶金、52所 工厂：南京七一四厂 主要研究始于“七·五”规划
“九·五”国家科委星火计划 磁光光盘的产业化
牵头单位：成都电子科技大学（天 级公司） 参加单位：华工、清华 主要完成生产线上的测试设备改造
例如：MO或CD-R/W
光盘材料及驱动器的研发
例如： MO磁光型
利用激光加热材料，改变电磁场方向变化， 磁介质的磁畴方向的变化，实现信号的写入、 擦除
PC相变型 利用激光加热效应，使材料发生
晶状 非晶状的变化
晶状 非晶状
表面的反射率↗ 表面的反射率↙ 其之间反射率的变化之差为10倍左右，
因此可以从反射率的
第10章 光信息存储技术
一.基本特点与运用 1）光盘特点
容量大—5.25˝ 0.65G 非接触读写—无损伤 高的数据传输率 永久性或半永久性存储（10~50S） 信息价位低 形成光盘库（活动盘）
2）领域 数据存储、图像存储 多媒体或多媒体工作站 视频节目存储介质
二.发展简史 国外，研究始于70年代
（d） λ/4波片 改变偏振方向 （e）聚焦物镜（附执行机构）实现伺服
1μm光斑
索尼
行业标准（国际标准）
世界光盘标准化协会协调工作组
A.光盘技术发展：分为三个里程碑
70年代 Ⅰ里程碑： 5.25˝ 光盘
0.65GB
120 mm
90年代中期 Ⅱ里程碑 5.25˝ 光盘 DVD 单面单层 4.7GB 双面双层 19GB
CD VCD
95年之后 Ⅲ里程碑 NMD 近场光学 单面容量
很笨重。He-Ne体积大，材料要求↗
1976→向美国推销第一代产品
1982→向西欧推销第二代产品（改进型 产品）
日本崛起在70年代中后期
SONY SANYA PANNISONIC….
形成两大派势：
东芝
都想以自己的企业标准作为
③ CD、VCD、DVD的生产及检测设备的国 产化研究与生产
④光盘库及光盘塔，光盘阵列的应用与国 外有很大差别 利用自动换盘系统组成光盘库、光 盘塔、光盘阵列，实现提高整个系统的 容量、数据传输率及数据存储的可靠性。
⑤ 开发新一代的存储产品 近场、自聚焦、光学非辐射场与光
学超衍射极限分辨存储等三维存储产品 有差距
①4X磁光光盘光学特性测试仪 --40万 华工
②4X磁光光盘机械特性测试仪 --70万 华工
③4X磁光光盘动态特性测试仪 --70万 清华
④光强调制型直接重写型磁光材料机理研 究 --40万 华工
共计 220万 总投资 1000万元
四.光盘标准
对各类光盘的技术规格、盘片的物 理尺寸、信息记录的物理格式及逻辑格 式、信源/信道编码方法等技术内容作出 了详细的规定
PSHB--三维光信息存储在理 论上可以使记录密度提高 3~4量级。
* 即使光的频率成为新的存储 维，使得传统的二维（x,y） 光信息存储变成三维 （x,y,γ）光信息存储
原理：目前光存储密度上限 108bit / cm2
相对应1bit所占空间106~ 107 个分子，如果一个分子用作 1bit的存储文件，这样可以 在原有基础上提高记录密度 达106~ 107 倍。
由于不同的标准往往用不同颜色的 彩页作为封面，因此，人们习惯用彩页 颜色的方法来特指某一类光盘的技术标 准。
§2.激光光盘系统基本原理
1.系统构成
（1）分类
民用
·光盘 军用
:
内加固：从设计角度考虑 加固（ 一级加固，机械方式）
外加固：防震动、冲击
（弹簧）
例如：内加固： 减小由温度↗或者↙引起光学系统
光 盘 机
写
/
读信号
处理系统
机械系统 写信号处理系统 读信号处理系统
关键问题：可靠性、有效性
（3）系统中光学头的 基本构成
典型的光盘 构成系统
基本元件： （a）光源LD：激光器 780nm，650nm （b）准直、扩束系统
椭圆，发散
准直，圆形
（c）PBS（偏振分光棱镜） （PBS+λ/4波片） 光束 隔离器
强： 0 弱： 1
高密度光盘 DVD（Digital Video Disk），能
存储动态画面735分钟
DVD制作与CD差不多 关键：螺旋形光道更密
DVD容量=7XCD容量
实现方法： ① 减小LD的波长 780nm↘ 650/635↘ 532nm
② 增大读出物镜的NA
k
NA 0.45↗ ……0.65↗
5 104GB
B.发展趋势（高密、高效、高速）
高密： 短波长LD，NA↗ 衬盘厚度↙ ，道间距↙
高效： 记录方法、数据格式 新型 的光学头改进
高速： 存储技术、记录速度
C.全世界光盘驱动器的发运量30~40%每年发展 递增
30~40%每年发展递增
D.研究与开发
90%力量→ 高性能光盘及驱动器
③ 减小信道密度 1.2μm↘0.74 μm
④ 减小光盘盘基厚度 1.2mm↘0.6mm
⑤ 编码技术、数据格式等
③ 减小信道密度 1.2μm↘0.74 μm
④ 减小光盘盘基厚度 1.2mm↘0.6mm
⑤ 编码技术、数据格式等
* 10%力量： 持续光源烧孔和三维光信息存储 光斑变色存储技术 电子俘获光存储技术 全息信息存储技术 纳米与自聚焦技术 MND近场存储技术
参数的变化……应从设计角度更好的选 择材料及元器件的稳定性。
军用光盘总体要求：防温、防潮、 防震、防霉、防冲击、防电磁波及辐射。 分为车载、机载、舰载三类。
（2）光盘存储系统的基本要求
光
盘 材料研究
光
（ 介 质 ）
加工工艺
动态在线检测 离线全面质量检测
盘 存 储
系 统
供电系统
光盘驱动器
光学头系统 伺服系统
方法 为了实现分子存储 ① 要求稳定性 ② 具备选择或识别每个分 子的方法
持续光谱烧孔技术： 利用活性分子所处的周围
环境的不同而引起对应能量 的差别来识别不同分子。
E.国内外发展的差距
① 实现低价位的有自主产权的DVD及DVDROM驱动器规模生产： 自主产权 无
② DVD与VCD及其驱动器的器件的产业化与 国际接轨 几乎全部进口，组装返销
达到：40~100Gbit/盘
三.国内外发展状况 80年代 广电部第一次光盘制式可行性调研单
位有：清华、华工、复旦、北航 科学院：上海光机、上海冶金、52所 工厂：南京七一四厂 主要研究始于“七·五”规划
“九·五”国家科委星火计划 磁光光盘的产业化
牵头单位：成都电子科技大学（天 级公司） 参加单位：华工、清华 主要完成生产线上的测试设备改造
例如：MO或CD-R/W
光盘材料及驱动器的研发
例如： MO磁光型
利用激光加热材料，改变电磁场方向变化， 磁介质的磁畴方向的变化，实现信号的写入、 擦除
PC相变型 利用激光加热效应，使材料发生
晶状 非晶状的变化
晶状 非晶状
表面的反射率↗ 表面的反射率↙ 其之间反射率的变化之差为10倍左右，
因此可以从反射率的
第10章 光信息存储技术
一.基本特点与运用 1）光盘特点
容量大—5.25˝ 0.65G 非接触读写—无损伤 高的数据传输率 永久性或半永久性存储（10~50S） 信息价位低 形成光盘库（活动盘）
2）领域 数据存储、图像存储 多媒体或多媒体工作站 视频节目存储介质
二.发展简史 国外，研究始于70年代
（d） λ/4波片 改变偏振方向 （e）聚焦物镜（附执行机构）实现伺服
1μm光斑
索尼
行业标准（国际标准）
世界光盘标准化协会协调工作组
A.光盘技术发展：分为三个里程碑
70年代 Ⅰ里程碑： 5.25˝ 光盘
0.65GB
120 mm
90年代中期 Ⅱ里程碑 5.25˝ 光盘 DVD 单面单层 4.7GB 双面双层 19GB
CD VCD
95年之后 Ⅲ里程碑 NMD 近场光学 单面容量