光信息存储原理与技术OIST
光学信息储存技术及其应用
光学信息储存技术及其应用随着信息技术和电子商务的发展，人们对信息存储的需求也不断增加。
现有的信息存储技术主要包括磁盘、固态硬盘等，它们都有着各自的优点和不足。
而另一种信息存储技术，光学存储技术，在过去的几十年里也不断发展壮大，成为了相当重要的一种信息存储技术。
本文将介绍光学信息储存技术的发展、原理和应用。
一、光学信息储存技术的发展光学存储技术在二十世纪六七十年代逐渐被应用到光盘和激光唱片等领域。
然而，这些产品比较脆弱，只能承受较低的光密度和存储容量。
在1983年，Philips公司和Sony公司联合研发出了一种新的光学存储技术——CD，它的存储容量达到了650MB。
此后，CD成为了音频和视频储存的主要媒介。
同时，CD的成功也促使出现了DVD和蓝光光盘等容量更大的储存媒介。
除了光盘之外，光学存储技术还涉及到Kerr效应、材料的量子隧穿现象、非线性光学现象等物理现象。
这些领域的研究不仅深化了人们对光学现象的认识，而且也推动了光学存储技术的进一步发展。
二、光学信息储存技术的原理光学信息储存技术的主要原理是利用激光来进行信息的写入、读取和擦除。
在CD等光盘中，信息是以螺旋形的条纹(被称之为"凹坑")的形式存于盘面上的。
当盘片旋转时，激光扫描到盘面的凹坑处被反射，非凹坑处不反射，通过此判断信息的1和0。
同时，CD等光盘还利用了复合材料的光学性质。
这些材料可在受激光照射时发生物理或化学变化，使得光的透过程度或折射率发生明显变化，进而记录信息。
此外，激光的波长和功率也是光学信息储存技术中的关键参数。
不同的激光波长和功率会影响到光盘内信息的存储密度和储存容量。
三、光学信息储存技术的应用光学信息储存技术在音频、影音等领域广泛应用，但在数据中心和数据备份等领域，其应用也越来越广泛。
首先，光盘的可携带性和数据稳定性使它成为数据备份的重要手段。
光盘能够存储大量数据，且不易受到物理和环境影响，能够长期保存数据。
简述光存储技术的原理和光存储系统的组成
简述光存储技术的原理和光存储系统的组成一、光存储技术的原理光存储技术是一种利用光学原理实现数据存储和读取的技术。
其原理基于光的干涉、衍射和吸收等特性，通过激光的照射和控制，将数据以光的形式记录在介质中，并在需要时读取出来。
光存储技术的原理主要包括以下几个方面：1. 光的干涉原理：干涉是指两束光波相遇时，根据波的相位差，会产生增强或减弱的现象。
在光存储中，通过激光的照射，利用干涉原理将数据以干涉图样的形式记录在介质中。
2. 光的衍射原理：衍射是指光波经过一定的孔径或物体后，会发生弯曲或散射的现象。
在光存储中，利用激光的衍射特性，将数据以衍射图样的形式记录在介质中。
3. 光的吸收原理：光的吸收是指光波经过介质时，介质会吸收其中特定波长的光。
在光存储中，通过控制激光的强度和波长，将数据以吸收的形式记录在介质中。
二、光存储系统的组成光存储系统是由多个组件和设备组成的，主要包括以下几个方面：1. 激光器：激光器是光存储系统中的核心部件，用于产生高强度、高稳定性的激光光源。
激光器通常采用半导体激光器或气体激光器，能够提供所需的波长和功率。
2. 光学系统：光学系统包括透镜、反射镜、光栅等光学元件，用于调整和控制激光的传输和聚焦。
通过光学系统的设计和调节，可以实现对光存储介质的高精度记录和读取。
3. 光学介质：光学介质是光存储系统中的存储介质，用于记录和保存数据。
光学介质通常采用具有特殊光学性能的材料，如聚碳酸酯、聚合物等。
不同的光学介质具有不同的存储密度和读写速度。
4. 光学探测器：光学探测器用于读取光存储介质中的数据。
通过探测器接收到的光信号，可以实现数据的解码和恢复。
常用的光学探测器包括光电二极管、光敏电阻等。
5. 控制电路：控制电路是光存储系统中的核心控制部件，用于控制激光器的开关、强度和波长等参数。
通过控制电路的设计和调节，可以实现光存储系统的高效、稳定的工作。
总结起来，光存储技术的原理是基于光的干涉、衍射和吸收等特性，通过激光的照射和控制，将数据以光的形式记录在介质中，并在需要时读取出来。
光存储原理
光存储原理
光存储特点：
（3）生产成本低廉、数据复制工艺简单、效率高。目前光盘 盘片和光盘机的生产技术都已成熟。盘基用有机高分子材料注 塑而成。只读盘上的信息是在注塑过程中模压在盘基上的。复 制过程中盘片所需的加工周期仅2秒左右。按现有设备工艺材 料水平计算，只读光盘每兆字节的生产成本低于0.1分人民币。 一次写入光盘每兆字节的成本也仅0.2分是最廉价的信息记录 载体，已经成为计算机标准外设和常规的家用电器。
光存储原理
光盘知识：
DVD－ROM—电脑软件只读光盘，用途类似CD－ROM； DVD－Video—家用的影音光盘，用途类似LD或Video CD； DVD－Audio—音乐盘片，用途类似音乐CD； DVD－R（或称DVD－Write－Once)—限写一次的DVD，用途 类似CD－R； DVD－RAM(或称DVD－Rewritable)——可多次读写的光盘， 用途类似MO。
光存储原理
光存储特点：
（2）存储寿命长、功能多样化：光存储是利用精细聚焦能量 密集的激光束，通过厚度为0.6或1.2ｍｍ的盘基，对密封在保 护层之间的记录介质的相互作用来实现数据写入、读取与擦除 的。盘基及记录介质均由性能稳定的材料制成，在常温环境下 数据保存寿命在100年以上，而且可根据不同用途挑选不同的 介质制成只读、一次写入、可直接重写等不同功能的光盘。相 应的光盘驱动器(光盘机)也可以设计成单一功能或多功能的系 统,以满足不同用途的需要。
光存储原理
光盘知识：
与CD相比，DVD具有以下的几项优势：
光存储原理
光盘知识：
与CD相比，DVD具有以下的几项优势：
1、大容量和快速读取∶大多DVD与一般CD的大小相同，直径 约12公分（也有8公分的），由二个厚度各为0.6mm的基质层 粘贴而成，采用多面多层的技术，即每一面光盘可以储存双层 信息，一张光盘最多可有四面的储存空间，DVD利用聚焦更集 中的红光镭射提高了每单位面积的储存密度，因此可说其储存 空间是空前的大。此外，利用较短波长的镭射和较密集的信息 坑制作，可以使单层DVD的最大读取率达 11.08 Mbit/sec，相 当于八倍速的光盘机。Leabharlann 光存储原理光盘知识：
光信息存储技术
光信息存储技术在当今信息爆炸的时代，数据的存储和处理需求呈指数级增长。
光信息存储技术作为一种新兴的、具有巨大潜力的存储手段，正逐渐引起人们的广泛关注。
光信息存储技术，简单来说，就是利用光来记录和读取信息的技术。
它与传统的磁存储和电存储技术相比，具有许多独特的优势。
首先，光存储具有极高的存储密度。
这意味着在相同的物理空间内，光存储能够容纳更多的数据。
想象一下，一张小小的光盘就可以存储数部高清电影或者成千上万的文档，这在很大程度上节省了存储空间。
而且，随着技术的不断进步，光存储的密度还在不断提高，未来有望实现更大容量的存储。
其次，光存储的稳定性非常出色。
光存储介质不像磁盘那样容易受到磁场干扰，也不像闪存那样存在写入次数的限制。
这使得光存储的数据能够长期保存，并且在恶劣的环境条件下也能保持其完整性。
对于那些需要长期保存的重要数据，如历史档案、科研资料等，光存储无疑是一种可靠的选择。
再者，光存储的读取速度也相当快。
通过激光束的快速扫描，可以迅速获取存储在光盘上的信息。
这使得在处理大量数据时，能够大大提高工作效率。
那么，光信息存储技术是如何实现的呢？目前常见的光存储技术主要包括光盘存储和全息存储。
光盘存储是我们比较熟悉的一种形式，例如 CD、DVD 和蓝光光盘等。
在光盘的表面，有许多微小的凹坑和平面，这些凹坑和平面的排列方式代表了二进制的数据“0”和“1”。
当激光照射到光盘表面时，根据反射光的强弱变化，就可以读取到存储的信息。
而全息存储则是一种更为先进的技术。
它利用光的干涉原理，将数据以三维的方式存储在介质中。
与传统的平面存储方式不同，全息存储可以在同一空间内存储多个数据页，从而极大地提高了存储容量。
在光信息存储技术的发展过程中，材料的研究也至关重要。
优质的存储材料需要具备良好的光学性能、物理化学稳定性以及可加工性。
目前，研究人员正在不断探索新的材料，如有机聚合物、纳米材料等，以进一步提高光存储的性能。
然而，光信息存储技术也面临着一些挑战。
光存储技术原理
光存储技术原理光存储技术是一种利用激光束在存储介质上写入和读取信息的存储方式。
其原理主要基于光学干涉、光学散射、光学调制等原理，将信息以二进制的形式编码为激光束的强度、相位、偏振等物理量，从而实现信息的存储和读取。
一、光存储技术的原理光学干涉光学干涉是光波相遇时产生明暗条纹的现象。
在光存储中，通过将两束激光束干涉，可以形成明暗条纹，从而将信息编码为这些条纹的形状和分布。
在读取信息时，通过检测这些条纹的形状和分布，可以恢复原始信息。
光学散射光学散射是指光波在遇到微小颗粒时发生偏离的现象。
在光存储中，利用光学散射可以将信息编码为散射光的强度和相位等物理量。
在读取信息时，通过检测散射光的强度和相位等物理量，可以恢复原始信息。
光学调制光学调制是指利用光波的物理特性对信息进行编码和解码的过程。
在光存储中，利用光学调制可以将信息编码为激光束的强度、相位、偏振等物理量。
在读取信息时，通过检测激光束的强度、相位、偏振等物理量，可以恢复原始信息。
二、光存储技术的实现方式1、CD光存储CD光存储是最早的光存储技术之一，它利用激光束在铝质光盘上烧制出凹坑，从而将信息编码为凹坑的形状和分布。
在读取信息时，通过检测凹坑的形状和分布，可以恢复原始信息。
CD光存储的存储容量较小，已经被DVD等更先进的存储技术所取代。
2、DVD光存储DVD光存储是一种利用激光束在塑料光盘上烧制出微小凹槽的光存储技术。
它利用光学散射原理将信息编码为凹槽的形状和分布。
与CD光存储相比，DVD光存储的存储容量更大，可以存储更多的信息。
3、BD光存储BD光存储是一种利用激光束在蓝光光盘上烧制出微小凹槽的光存储技术。
它利用光学散射和光学干涉原理将信息编码为凹槽的形状和分布。
与DVD光存储相比，BD光存储的存储容量更大，可以存储更多的信息。
4、Holographic Memory全息存储是一种利用激光束在晶体材料中烧制出全息图的光存储技术。
它利用光学干涉原理将信息编码为全息图的形状和分布。
光信息存储
访问时间可以做到在200毫秒以下。
一、光全息存储关键技术及原理
双色记录
全息数据记录的设备在双色全息记录的过程中， 参考光和信号光固定使用一个特殊的波长（绿光、 红光、甚至红外光），而敏化光束为一个单独的短 波长激光（蓝光或者紫外光）。敏化光束用来使材 料在记录过程之前和之后变得敏感，而信息将通过 参考光和信号光在晶体中记录下来。在读取的过程 中，仍然通过单独照射参考光来实现，由于参考光 波长较长，它无法在使被束缚的电子在读取阶段激 发，因此需要短波长的敏化光来擦除记录的信息。
关于光全息存储的探讨
光信息1001 唐丽红
目录
一、光全息存储关键技术及原 理 二、光全息存储的性能表征 三、光全息存储材料 四、光全息存储应用前景
光全息存储的提出
1984年， DennisGabor在 为提高电子显微镜 的分辨率时提出 1991年， 光驱问世； 1993年，第二代 MPC规格问世 1995年夏， Multimdeia PCWork ing Group公布第三代 规格标准，光驱速度提 高到四倍速。
全息光存储 的巨大竞争 力体现在它 所具有的超 大存储容量、 超高存储密 度和越快的 存取速度等 方面。 Inphase公 司和 Optware公 司已经在这 一领域中迈 出了坚实的 步伐，取得 了令人瞩目 的成就
1
2 2
3
参考文献
[1]景敏.全息显示技术发展与现状.[J].科 技广场.2008（7）,232-234 [2]刘玉照.激光全息存储技术的发展.[J]. 情报科55学,2000(18),473-475 [3]江涛.信息存储新领域——全息存储及 其材料.[J].信息记录材料.2006(7),32-35
一、光全息存储关键技术及原理
光存储技术在信息存储中的应用研究
光存储技术在信息存储中的应用研究随着人们对于信息存储需求的不断增长，传统的硬盘和闪存储存器已经无法满足人们对于存储容量和速度的要求。
光存储技术因为其高速读写和大容量存储等优点，成为了备受关注的存储技术之一。
在本文中，我们将介绍光存储技术的基本原理和在信息存储中的应用研究进展。
一、光存储技术的基本原理光存储技术是一种利用激光的光学存储方法，其基本原理是在读写光束的作用下，通过材料内部光致变色或光致变形等方式来实现信息的储存和读取。
光存储技术的优势在于其具备了高速度、大容量、长寿命等特点，因此在数据存储、备份、归档等方面应用前景广泛。
二、光存储技术的应用研究光存储技术在信息存储中的应用研究方面已经走过了漫长的道路。
在过去的几十年中，科学家们一直在不断研究和改进这项技术。
下面我们将介绍几个方面的应用研究进展。
1. 光盘光盘是光存储技术最流行的应用之一。
光盘的储存原理是通过在盘片表面铺上一层反射性材料，在光盘上加热形成的坑和地的镜面反射来读写信息。
光盘的容量一般为600-700MB。
在现如今，光盘的应用已经逐渐趋于落寞边缘，市场占有率愈来愈小。
2. 光纤存储光纤存储是利用光信号在光纤中往返传输实现储存信息，并通过光纤接口实现读写的一种技术。
其优点在于具备了强大的存储容量，高速读写等突出特性，同时也可以取代现有磁盘存储技术。
目前光纤存储技术还处于实验室阶段，需要更多的改进与研究，以逐渐发展成为一种可靠的信息储存方式。
3. 光电存储技术光电存储技术是利用光电效应实现的储存技术，其原理是将光信号转换为电信号进行存储，并在需要时将电信号转换为光信号进行读取。
在电信技术、储存技术等方面应用相对广泛，但由于存储密度与单位面积内存储量等问题一直没有得到有效的解决。
三、光存储技术的发展前景随着科技的不断发展，光存储技术的发展也朝着更高速度、更高密度、更长寿命的方向不断进化，特别是在云储存、大数据分析等领域，光存储技术的应用逐渐受到人们的关注。
一文读懂光储存技术及原理
一文读懂光储存技术及原理信息资料迅速增长是当今社会的一大特点。
有人统计，科技文献数量大约每7年增加1倍，而一般的情报资料则以每2年~3年翻一番的速度增加。
大量资料的存储、分析、检索和传播，迫切需要高密度、大容量的存储介质和管理系统。
1898年荷兰的Valdemar Poulsen发明了世界上第一个磁记录设备：磁线录音机，从此，开始了传统的磁记录应用实践。
在随后的一个多世纪里面，出现了多种不同种类的磁记录设备：磁带机，磁芯存储器，磁盘等等。
虽然有大量不同的磁存储设备出现，但是磁记录的基础原理仍然是上述的铁磁性材料能够保持外磁场磁化方向的特性。
传统的磁记录的写入原理是将随时间变化的电信号转换为在线性或者旋转的铁磁性材料中的磁化强度和方向的空间变化，传统的磁记录读出原理是将分布于磁性材料中的磁化方向和强度的空间变化，通过线性或者旋转运动，利用磁电转化元件，转换为随时间变化的电信号。
但是，随着记录密度的提高(目前的硬盘记录密度已经能够达到30Gb/cm2)，能够获得的感生电流的强度和信噪比已经过小，造成读入设备的误码率已经不能达到要求。
计算机和信息产业的发展使越来越多的信息内容以数字化的形式记录、传输和存储，对大容量信息存储技术的研究也随之不断升温。
激光技术的不断成熟，尤其是半导体激光器的成熟应用，使得光存储从最初的微缩照相发展成为快捷、方便、容量巨大的存储技术，各种光ROM纷纷产生。
与磁介质存储技术相比，光存储具有寿命长、非接触式读/写、信息位的价格低等优点。
光存储的基本原理光存储技术是用激光照射介质，通过激光与介质的相互作用使介质发生物理、化学变化，将信息存储下来的技术。
其基本物理原理是：存储介质受到激光照射后，介质的某种性质(如反射率、反射光极化方向等)发生改变，介质性质的不同状态映射为不同的存储数据，存储数据的读出则通过识别存储单元性质的变化来实现。
一文读懂光储存技术及原理
一文读懂光储存技术及原理信息资料迅速增长是当今社会的一大特点。
有人统计，科技文献数量大约每7年增加1倍，而一般的情报资料则以每2年~3年翻一番的速度增加。
大量资料的存储、分析、检索和传播，迫切需要高密度、大容量的存储介质和管理系统。
1898年荷兰的Valdemar Poulsen发明了世界上第一个磁记录设备：磁线录音机，从此，开始了传统的磁记录应用实践。
在随后的一个多世纪里面，出现了多种不同种类的磁记录设备：磁带机，磁芯存储器，磁盘等等。
虽然有大量不同的磁存储设备出现，但是磁记录的基础原理仍然是上述的铁磁性材料能够保持外磁场磁化方向的特性。
传统的磁记录的写入原理是将随时间变化的电信号转换为在线性或者旋转的铁磁性材料中的磁化强度和方向的空间变化，传统的磁记录读出原理是将分布于磁性材料中的磁化方向和强度的空间变化，通过线性或者旋转运动，利用磁电转化元件，转换为随时间变化的电信号。
但是，随着记录密度的提高(目前的硬盘记录密度已经能够达到30Gb/cm2)，能够获得的感生电流的强度和信噪比已经过小，造成读入设备的误码率已经不能达到要求。
计算机和信息产业的发展使越来越多的信息内容以数字化的形式记录、传输和存储，对大容量信息存储技术的研究也随之不断升温。
激光技术的不断成熟，尤其是半导体激光器的成熟应用，使得光存储从最初的微缩照相发展成为快捷、方便、容量巨大的存储技术，各种光ROM纷纷产生。
与磁介质存储技术相比，光存储具有寿命长、非接触式读/写、信息位的价格低等优点。
光存储的基本原理光存储技术是用激光照射介质，通过激光与介质的相互作用使介质发生物理、化学变化，将信息存储下来的技术。
其基本物理原理是：存储介质受到激光照射后，介质的某种性质(如反射率、反射光极化方向等)发生改变，介质性质的不同状态映射为不同的存储数据，存储数据的读出则通过识别存储单元性质的变化来实现。
作为光储存方式，已有近百年的发展历史。
常见的照相术就是最早的光存储技术。
光存储新技术的简介
基ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ结构
1：激光器
光存储技术应用的激光器有气体激光器和半导体 激光两种。但是由于气体激光器的体积限制， 现在基本采用半导体激光器作为光存储的光源。
2:光学头
光学头是光驱中最关键的部件。 主要包括： (1)聚光透镜:将激光器发出的光束聚焦 为直径小于1微米的光点 (2)光检测器：对读出的光信号进行检测 (3)分光镜：把入射和读出光束以及反射 的检测光分离开 (4)聚焦与信道跟踪伺服系统：保证光束正确聚焦到盘片的对应 位置
一 二 三 四 五
什么是光存储 光存储技术的发展历程 光存储技术的特点 光存储技术的原理 光存储新技术
一 什么是光存储
光存储是由光盘表面的介质影响的，光盘上有凹凸不平的小 坑，光照射到上面有不同的反射，再转化为0、1的数字信号 就成了光存储。在实际操作中，数据通常都是以二进制数据 形式存储信息的，所以首先要将信息转化为二进制数据。写 入时，将主机送来的数据编码，然后送入光调制器，这样激 光源就输出强度不同的光束，这样，信息就得以保存。 一次性记录的CD-R光盘主要采用（酞菁）有机染料，光盘烧 录时，激光就会对在基板上涂的有机染料，进行烧录，直接 烧录成一个接一个不能恢复的的“坑”，这也就意味着此光盘 不能重复擦写；而对于可重复擦写的CD-RW而言，所涂抹的 是某种碳性物质，当激光在烧录时，就不是烧成一个接一个 的"坑"，而是改变碳性物质的极性，通过改变碳性物质的极 性，来形成特定的"0"、"1"代码序列。这种碳性物质的极性 是可以重复改变的，这也就表示此光盘可以重复擦写。
在2003年的DVD论坛上，东芝联合NEC共同推出的AOD（Advanced Optical Disc）被确定为下一代光存储规格，并更名为HD DVD（High Definition DVD即“高清晰度DVD”或“高画质DVD” ），其原理和蓝光差不多，也是 利用波长405nm的蓝色激光来读取和写入信息。 HD DVD最大优点是其兼容度。虽然原则上旧有的DVD播放机无法播新 蓝光影片，但目前已开发的Hybrid复合盘片采单面双层，一层是DVD（ 4.7GB），另一层是HD DVD（15GB），新旧播放机都能使用。对计算机用 户来说，HD DVD空白片（可录HD DVD）价格低，数据备份市场较实用。 HD DVD采与现行DVD相同的0.6mm光盘结构，现有生产设备只要略加改变 ，马上就能生产。
光信息存储
光信息1001 唐丽红
目录
一、光全息存储关键技术及原 理 二、光全息存储的性能表征
三、光全息存储材料 四、光全息存储应用前景
光全息存储的提出
1
1984年， DennisGabor在 为提高电子显微镜
的分辨率时提出
1991年， 光驱问世；
1993年，第二代 MPC规格问世 2
2002年7月，三星
当光照射后，抗蚀剂中将发生化学变化，且随 着曝光量的不同，发生变化的部分将具有不同的溶 解力。选用合适的溶剂显影，便可制成表面具有凹 凸的浮雕相位型全息图。为了获得较好的图像质量， 需要对负性光致抗蚀剂进行足够曝光，但这往往与 全息图成像的最佳曝光量相矛盾，从而使负性光致 抗蚀剂存储的全息图的精细线条往往由于曝光量不 够，而在显影时被腐蚀掉，影响全息图的质量。来自四、光全息存储应用前景
1
全息光存储
的巨大竞争 Inphase公
力体现在它 所具有的超
司和 Optware公
2
大存储容量、 司已经在这
2
超高存储密 一领域中迈
度和越快的 出了坚实的
存取速度等 步伐，取得
方面。
了令人瞩目
的成就
3
参考文献
[1]景敏.全息显示技术发展与现状.[J].科 技广场.2008（7）,232-234 [2]刘玉照.激光全息存储技术的发展.[J]. 情报科55学,2000(18),473-475 [3]江涛.信息存储新领域——全息存储及 其材料.[J].信息记录材料.2006(7),32-35
一、光全息存储关键技术及原理
➢双色记录
全息数据记录的设备
二、光全息存储的性能表征
1
感光灵敏度
光存储技术及其发展
光存储技术及其发展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下来的。
读出信息是用激光扫描介质，识别出存储单元性质的变化。
在实际操作中，通常都是以二进制数据形式存储信息的，所以首先要将信息转化为二进制数据。
写入时，将主机送来的数据编码，然后送入光调制器，这样激光源就输出强度不同的光束。
一、光存储技术原理伴随信息资源的数字化和信息量的迅猛增长，对存储器的存储密度、存取速率及存储寿命的要求不断提高。
在这种情况下，光存储技术应运而生。
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。
此激光束经光路系统、物镜聚焦后照射到介质上（焦点处记录斑直径正比于波长λ，反比于聚焦系统的数值孔径NA）,其中一种存储方法是介质被激光烧蚀出小凹坑。
介质上被烧蚀和未烧蚀的两种状态对应着两种不同的二进制数据。
识别存储单元这些性质变化，即读出被存储的数据。
二、光存储技术的发展1.MO: 仍在继续成长1990年中期，5.25英寸磁光盘（即MO，3.5英寸的MO只出现在日本）系统取代了12英寸写一次可读多次 (WORM) 光盘的统治地位，并且把这种地位一直保持到最近。
在MO驱动器中有一个电磁头来极化记录层上的磁点，它只有在温度很高时才会改变。
所以MO磁盘的工作方式是：MO磁盘的一面上有一个激光二极管把极点加热到临界温度（称为“居里点”），而在另一面的磁头把该点极化。
当该极点“旋离”激光头后，该点会迅速冷却下来，并保持了极性，除非对它再次加热和加磁。
一般的磁铁摩擦，甚至核磁共振扫描仪都对MO磁盘没有影响。
MO最可怕的竞争来自可读写压缩光碟（CD-R，1990年出现）。
MO的制造商通过在不提升价格的同时显著增加容量的方式回击CD-R的挑战。
所有MO制造商都统一了标准，并且采取了一致的发展“路线”：每隔18个月把容量提高一倍。
MO的容量从1.3GB、2.6GB、5.2GB、一直发展到现在的9.4GB(4.7GB/面)。
数据存储介质与技术讲座光信息存储技术与光盘PPT学习教案
将上述盘片经过化学处理，使得镍膜从主盘剥脱，形成一个副盘。 上述主盘每一个都可用通过（5）、（6）步骤的重复，制得若干个副像子盘
－副盘；而每一副盘又都可以通过（5）、（6）步骤的重复，制得若干个正 像子盘。 2.3 ROM光盘“2P”复制 将上述所得正像或副像子盘作为“印膜（stamper）”加工中心孔和外圆后装 入“2P”喷塑器中，经进一步的“2P”复制过程来制作批量ROM光盘。 “2P”是photopolymerization(光致聚合作用)一词的缩写，其物理过程如图5－4 所示。 总的来讲，只读存储光盘的记录介质是光刻胶，记录方式是用声光调制的氩 离子激光器将信息刻录在介质上，然后制成主盘及副盘，再用副盘作为原模， 大量复制视频录像盘或数字音像唱片。一个原模一般可复制至少5000片盘片。
E E E R 若 使 E面R要 光 有要存 斑 半最储 中 波小介 心 损，质 的 失必0的温而须灵度下使敏尽界记度快面录高超没层R，过有上上介，下式质由两中的此个A的熔要界E点求面A，记反应为录射尽此层回量T E最来地R小的、大厚光E，TE度实以及现更Δλ/E相快2都n消更1应.由干好尽于涉地可上。吸能下由收地界于能小面上量。能界，量
记录灵敏。要求存储介质对所用的激光波长吸收系数大、光响应特性好，能 在较高的数据传输速率、保证波形不失真的情况下，用很小的激光功率形成 可靠的记录标志。如用波长830nm、达到盘面功率10mW左右、脉宽可调的激 光对高速转动的多元半导体记录时，可获得每秒几兆字节的数据速率。
较高的反衬度。反衬度是指信道上记录微区与未记录区的反射率对比度。存 储介质以及经过优化设计的光盘应有尽可能高的反衬度，以便读出信噪比达 到最佳值。
质的热效应，是介质的微区熔化、蒸发，以形成信息坑孔[图5－5（a）]。 起泡型 存储介质由聚合物－高熔点金属两层薄膜组成。激光照射使聚合物分
光学信息存储技术的研究与应用
光学信息存储技术的研究与应用光学信息存储技术是一种非接触式高密度存储技术，与硬盘、U盘等传统存储方式相比，它具有读写速度快、存储密度高、寿命长等特点，在现代信息时代得到了广泛的应用和发展。
光学信息存储技术原理光学信息存储技术是通过控制聚焦点大小和位置来实现高密度的光学信息存储的，它主要依靠激光束与光学媒介之间的相互作用，储存的信息可用激光束读出。
光学信息存储技术的应用光学存储技术主要应用于数字化媒体存储、光盘制造、数据备份、远程备份等领域。
其中，数字化媒体存储是其最主要的应用领域，它有着高清晰度、大容量、长寿命等特点，广泛应用于影视制作、广播电视、档案保留等方面。
光学存储技术的优势光学存储技术与传统存储技术相比，具有许多优势。
首先，光学存储技术的存储密度远高于传统存储技术，它可以实现每平方英寸1T的存储密度，而传统硬盘只能达到100G。
其次，光学存储技术的读写速度更快，一台光驱能以每秒400兆比特的速度读写数据。
再次，光学存储技术的寿命更长，光盘的存储寿命可达30年以上。
研究进展随着信息技术的不断发展，光学存储技术也在不断地研究和探索中。
近年来，人们将目光瞄准了新型材料和新形态的存储技术。
首先，在新型材料方面，人们将目光瞄向了纳米材料。
在光学存储中，光学盘的信息是以点阵的形式储存的，而纳米颗粒既具有点阵的特点，又具有高密度、长寿命的特点。
因此，采用纳米颗粒可实现高密度的光学存储。
其次，在新形态的存储技术方面，人们关注到了“光学固态硬盘”，这是一种采用了光学存储技术的新型储存器件。
类似于传统的固态硬盘，它采用了闪存作为存储介质，但闪存的读写速度与容量都有一定的限制。
而采用光学存储技术，光盘的储存容量和读写速度可以更高，因此可以实现更高效的存储。
结语随着信息技术的快速发展，光学存储技术在新型材料和新形态的存储技术方面还有很大的发展空间。
因此，我们可以期待在未来的某一个时间点，光学存储技术会逐渐替代传统存储技术，成为信息存储的主流方式之一。
光信息存储技术
C K 1 ,C K 2 ,C K 3 ,.C 1 .,C .0.
写入光盘，经线性相关运算后，求出r个 检测位的冗余度 ∴ 共有 k+r =n位一起写入。 上述过程为编码
光信息存储技术
编码后的n位二元码序列称码字
码字长度：n=k+r 可以建立起k位信息序列和n位码序列之间的
形成两大派势：
东芝
都想以自己的企业标准作为
索尼
行业标准（国际标准）
世界光盘标准化协会协调工作组
光信息存储技术
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 .65 GB
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
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
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。
光信息存储技术
光信息存储技术
§2.激光光盘系统基本原理
1.系统构成 （1）分类
光信息存储技术
民用
·光盘
光信息存储技术
（2）光盘存储系统的基本要求
光
盘盘
材料研究
光 盘 存 储 系 统
机 （
介
质 ）
加工工艺
光盘驱动器
动态在线检测 离线全面质量检测
供电系统 光学头系统 伺服系统 机械系统
光
写 / 读信号 写信号处理系统
处理系统
读信号处理系统
光信息存储技术
关键问题：可靠性、有效性
光信息存储技术
光信息存储原理与技术OIST
多媒体教 育和训练
数字图书馆
存储 器件
运动画面的 产生和发行
光存储技术 信息技术中 的支柱产业
医学成像
迫切需求
庞大的 存储产 品市场
信息存储各个领域的研究和发展
视觉
人的信息
听觉
触觉
¾以光为信息载体的视觉信息色彩纷呈 ¾可包含大视场、大景深的快速运动图像 ¾其信息丰富的程度远超其他信息获取方式 ¾成为人类的主要信息来源
社会进步 生产和科技发展
需要存储、传播、处理 和利用的信息量急剧增加
信息存储技术
信息
编码 (传送器)
信道
接收者 (接收器)
加工 处理
信息传播方框图
传播通 道的终 端之一
存储 已存信息
使用终端
下一轮 传播的 信息源
☺此外，在信息传输链路中，由于各个环节的速 度可能不同，还需要存储器作为中间的环节。
若把所有要用到的数据都保存在最容易读写的 位置——处理器芯片中，成本将会很高
计算机系统都采用存储器分级结构
计算机系统存储器分级结构
这些远离处理器的外存 储器件容量大，价格低 廉，但由于其机械运动 属性，存取等待时间
长，数据传输速率低
紧靠处理器的寄存器和高速缓存器 寻址最快、等待时间最短，但每兆
字节容量的成本也最昂贵
光信息存储原理与技术
光信息存储原理与技术
• 指导思想：扩大知识面，增加光信息存储的信息量； 开拓思路，了解现实生活中应用的光信息存储技术， 为今后的学习、工作奠定基础。
• 内容概要：了解光信息存储领域涉及到的各种存储方 法及其关键技术，了解光信息存储研究的最新进展， 培养在光信息存储领域进一步深入学习的能力。
光子存储的原理及应用
光子存储的原理及应用1. 简介光子存储是一种新型的数据存储技术，利用光子操控和储存信息。
相比传统的电子存储技术，光子存储具有更高的存储密度、更快的读写速度和更长的寿命。
本文将介绍光子存储的原理和一些应用场景。
2. 光子存储的原理光子存储的原理基于光子的特性，包括光子的波粒二象性和光子的量子叠加态。
通过利用光的相位、振幅和极化进行编码，可以实现信息的存储和读取。
2.1 光子编码光子存储使用光的相位、振幅和极化进行编码。
相位编码是利用光的相位差来表示不同的信息，振幅编码是利用光的不同振幅表示不同的信息，极化编码是利用光的极化方向表示不同的信息。
2.2 光子操控和存储光子存储通过使用各种光学元件，如晶体、光纤和非线性介质，对光子进行操控和储存。
光子操控包括光的调制、调制解调和非线性光学效应，而光子储存主要是利用非线性介质的特性，将光子转化为物质激发态，然后再将其转化为光子。
3. 光子存储的应用光子存储具有许多应用场景，下面将介绍其中几个重要的应用领域。
3.1 光学计算光子存储可以用于实现光学计算，使用光的特性进行并行计算。
通过将信息编码成光的相位、振幅和极化，可以进行并行处理，提高计算速度和效率。
3.2 光量子计算光子存储可用于光量子计算，利用光子的量子叠加态进行计算。
光量子计算具有更高的计算速度和更大的计算容量，可以应用于密码学、优化问题和模拟量子系统等领域。
3.3 光子网络光子存储可以用于构建光子网络，将信息传输和存储分离。
通过将信息编码成光子，可以在光纤网络中实现高速、大容量的数据传输和存储。
3.4 光子存储器件光子存储还可以用于制造光子存储器件，如光纤光子存储器、光子晶体存储器等。
这些存储器件具有高速、大容量和长寿命的特点，可以在大数据存储和高速通信等领域发挥重要作用。
4. 总结光子存储是一种新兴的数据存储技术，通过利用光子的特性进行信息的存储和读取。
光子存储具有高存储密度、快速读写速度和长寿命的优势，可以应用于光学计算、光量子计算、光子网络和光子存储器件等领域。
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4
3.在记录密度不变的条件下提高系统性能
无论是VCD或DVD光盘都可以利用自动换盘系统，组成光盘库、 光盘塔、光盘阵列，实现提高整个系统的容量、数据传输率及多 数据存储的可靠性。如果将光盘库、光盘塔及光盘阵列与自动换 盘系统有机结合，可以大大提高系统容量、数据传输率和显著改 善存储数据的可靠性。目前最大的光盘库容量已可达到TB量级。
光存储技术受到人们的广泛关注
作为光存储的介质选择标准：从原理上讲，只要材料的某种性质对光敏感，在 被信息调制过的光束照射下，能够产生物理、化学性质的改变，并且这种改变 能在随后的读出过程中使读出光的性质发生变化，都可以作为光存储的介质。
光存储分类
¾按存储介质的厚度分：面存储(二维存储)和体存储(三维存储) ¾按数据存取的方式分：逐位存储(又称光打点式存储)和页面并行式 存储 ¾按鉴别存储数据的方式分：位置选择存储和频率选择存储
缩短平均存取时间
平均存取时间是指向光盘驱动器发出命令到驱动器可接受读 写命令为止的时间，它由读写光头移动时间、读写光头稳定时 间和旋转等待时间三部分组成。缩短平均存取时间的最关键技 术是轻型光学头和直接重写技术。 轻型光学头最重要成果是“声光偏转光学头技术”，此法采用声 光偏转技术作精细调解，使光学头以较高的速度到位，几乎不 需要调整时间，从而使光学头把激光束直接引向要求的轨道， 而无需重新定位，再配以具有高速度的分离式光学头，可大大 降低平均存取时间。此外也可以使用保偏光纤，使光与极靠近 盘面飞行的微小物镜耦合来实现光学头的轻型化。 直接重写技术可以免去先转一圈的抹去信息的等待时间，从 而使平均存取时间大大缩短。直接重写技术主要采用激光束调 制和磁场调制两种方法。
目前最普遍、最成熟的技术是光盘存储，正在发展中的技术有很多
在可擦写光盘存储领域内磁光存储系统最具发展前途，其产品 占了该领域的75%以上。 1987年，可擦重写磁光存储系统作为商品问世，它从一开始就 引人注目，因为它同时具有光存储和磁存储的优点。 磁光盘具有记录密度高、存储容量大、可靠性好、使用寿命长、 信息位价格低等优点。 磁光存储系统已在广播电视、图像文档存储、航空航天、国家 管理、军事等领域进入大规模的应用阶段。
信息的最终归宿 存储容量在 1015bit以上
迄今为止没有任何单个存储器件能够超过人的大脑的存储容量
1
人们对存储器件性能的要求
① 容量（密度）
② 写（存）和读（取）数据的传输速率
③ 存取等待时间
④ 持久性（包括使用期和保存期） ⑤ 误码率和噪声特性 ⑥ 符号间的干扰和串扰 ⑦ 可否直接重写 ⑧ 非破坏性读出和选择性擦除 ⑨ 功耗和热耗散要求 ⑩…
光存储技术的发展趋势和关键技术
以光学、集成光学、光子效应、体全息技术、光感生或磁感生超分辨率 等原理为基础的新一代光存储技术将朝着以下几个方向发展： 1.实现低价位DVD系列光盘及驱动器的规模生产 直径为120mm的DVD光盘单面容量4.7GB，双面容量9.4GB，如果改成 双面双层，容量可达到18GB，组成了标称容量为5GB、9GB、10GB、 18GB的DVD-5、DVD-9、DVD-10、DVD-18的光盘系列，只要这种光 盘及光盘机的生产成本能降低到当今CD-ROM或CD-R光盘及光盘机的 价位，就足够满足一般信息系统及家用电器的需求。由于DVD系列产品 仍以传统的光盘制造技术为基础，基本工作原理没有改变，只是将信息 符 坑 点 的 尺 寸 从 原 来 的 0.83μm降 低 到 0.4μm， 信 道 间 距 从 原 来 的 1.6μm降低到0.74μm。这种光盘机的结构原理也没有太大的变化，所 用的半导体激光器的波长略有缩短，一旦形成规模，成本必将大幅度下 降。目前，加工这种高密度光盘母盘及盘片注塑的设备及技术都已完全 成熟。
若把所有要用到的数据都保存在最容易读写的 位置——处理器芯片中，成本将会很高
计算机系统都采用存储器分级结构
计算机系统存储器分级结构
这些远离处理器的外存 储器件容量大，价格低 廉，但由于其机械运动 属性，存取等待时间
长，数据传输速率低
紧靠处理器的寄存器和高速缓存器 寻址最快、等待时间最短，但每兆
字节容量的成本也最昂贵
提高数据速率—即增加从光盘驱动器送出的数据传输率。
z数据速率与盘片转速、记录的位密度有关，它的提高主要涉 及转速的提高、高功率短波长二极管阵列的应用以及编码和信 号处理方法的改进。 z目前磁光驱动器转速一般为5000~5400rpm。再加上采用单片 集成、单独寻址的高功率激光二极管阵列作为记录光源，实现 多条平行轨道上同时存取数据的所谓多光道并行存取，可大幅 度提高系统的数据速率。
提高数 据速率
可行性
增加存储容量--亦即提高存储密度
其关键技术之一是采用短波长激光器。波长越短，激光点直 径越小，因而记录密度越高，早期磁光盘驱动器采用的半导体 激光器波长一般为780nm，通过各种倍频与和频技术，可得到 更短波长的激光器，目前较流向的适用于磁光介质读、写、擦 的激光器波长为400nm。 采用在磁光盘的预刻槽的“台上”和“槽内”记录信息的“光道密 度加倍法”和提高线密度的“区域比特记录法”均可以使存储密 度提高一倍。 光学头聚焦透镜的数值孔径与激光点直径成反比，如果提高 数值孔径，再加上采用先进的RLL(1,7)编码技术以及使光盘采 用多个磁光层的组合技术，均可使存储容量大大提高。
9抗电磁干扰 外界电磁干扰的频率都远远低于光频率，因此光 不受外界电磁场的干扰，不同光束之间也很难相互干扰 9存储寿命长 磁存储的信息一般只能保存2~3年。而只要光存 储介质稳定，寿命一般在10年以上。 9非接触式读/写方式 用光读/写，不会磨损和划伤存储体，这 不仅延长了存储寿命，而且使存储体可以自由拆卸、移动和更 换，因而可以做成真正海量的存储器 9信息价格位低 由于光存储密度高，其信息价格位可以比磁记 录低几十倍
社会进步 生产和科技发展
需要存储、传播、处理 和利用的信息量急剧增加
信息存储技术
信息
编码 信号 解码
信息
信息源
传送者 (传送器)
信道
接收者 (接收器)
加工 处理
信息传播方框图
传播通 道的终 端之一
存储 已存信息
使用终端
下一轮 传播的 信息源
☺此外，在信息传输链路中，由于各个环节的速 度可能不同，还需要存储器作为中间的环节。
现代意义上的光存储技术于1970年代兴起，到1980年代已迅速
形成产业，在经历了只读光盘存储系统和一次写入光盘存储系
统后，目前早已进入可擦写光盘存储系统规模化工业生产阶段。
当前，光存储主要是指与计算机和其他通信系统联机的海量存储技 术。与传统的磁性存储技术(磁带、磁泡、磁盘)相比，光存储具有以 下优点： 9存储密度高 理论估计，光存储的面密度为1/λ2的数量级，其中λ 为用于存储的光的波长。光学方法可以寻址纪录材料的整个体积， 存储的体密度可达1/ λ3。按照λ=500nm计算，存储密度为1 TB/cm3 的数量级。若同时在大量可分辨的窄光谱凹槽中进行纪录，存储密 度还可以提高1~3个数量级，这是当前任何其它数据存储技术所无法 匹敌的。 9并行程度高 由于光束可以携带图像即二维数据页，通过对照明光 束波面的二维调制，光存储器件能够广泛地提供并行输入/输出和数 据传输。
• 重点讲解光存储的光学基础理论以及光存储方面的最 新文献报道。
主要内容
¾ 第一章 光存储技术概述 ¾ 二维光存储：光盘存储
第二章 光盘存储概论 第三章 光学基础理论 第四章 光盘系统光学单元技术 第五章 光盘存储系统的光学存储原理 第六章 光盘系统的标量衍射理论 第七章 光盘系统的矢量衍射理论 第八章 光盘系统的光路设计 第九章 光学技术决定的光盘存储系统发展方向 ¾ 光信息存储的新进展 第十章 三维光存储：体全息存储 第十一章 四维光存储 第十二章 光信息存储最新进展文献介绍
实物 符号
150年前照相术发明—
开启了光学方法存储信息的时代
2
照相术是通过光诱导乳胶中物质的光化学反应，改 变乳胶局部透过率，从而实现信息的存储。
缩微照相术
优点： 能够高保真度地存储高 分辨率图像，其保持文 物、古籍等物品原貌的 能力无可替代，在今天 的海量信息存储领域仍 占有重要位置。
缺点： 需要复杂费时的湿法后 处理，作为一种离线读 写方式，难于像磁盘、 光盘一样与现代通信设 备以及计算机联机，因 而在扩大信息交流方面 存在限制。
参考书
9《磁光技术存储原理》，陈小洪，高正平编著， 电子科技大学出版社；
9《光信息科学与技术应用》，郑光昭编著，电子工业出版社； 9《光信息技术原理及应用》，陈家壁，苏显渝编著，
高等教育出版社； 9《信息存储技术》，张旭萍编著，电子工业出版社； 9 其他光信息方面的文献及书籍。
第一章 光存储技术概述
入新的信息。
直接重写技术是在写入新信 息的同时自动擦出原有的信
息，无需两次动作。
磁光盘刚问世时生产厂家标明的寿命为大于10年 后来改为大于30年，有的称寿命大于60年 实验表明磁光盘的寿命可望超过100年
3
提高介 质寿命
增加存 储容量
多功能 存储器
磁光存储 系统的
努力方向
缩短存 取时间
直接重 写技术
芯片外的主存储器(通常是动态随机 存取存储器DRAM)较便宜，故能做成
大容量的器件
各种磁盘、磁带技术与相应的驱动 器相结合，可实现更大的存储容 量，也称为海量存储设备 (mass
storage)
传统媒体已不能完全适应需要
当前趋势： 对图像和声音的处理和通信的需求日益高涨
(即所谓“多媒体革命”) 全球计算机网络(例如万维网)的广泛采用
z1987年，可擦重写磁光存储系统作为商品问世，其性能为：
容量640MB,平均存取时间150ms
z1990年，多功能磁光盘驱动器问世，所谓多功能驱动器是指