loading光存储技术
摘要：随着光学技术、激光技术、微电子技术、材料科学、细微加工技术、计算机与自动控制技术的发展，光存储技术在记录密度、容量、数据传输率、寻址时间等关键技术上将有巨大的发展潜力。在下一个世纪初，光盘存储将在功能多样化，操作智能化方面都会有显著的进展。随着光量子数据存储技术、三维体存储技术、近场光学技术、光学集成技术的发展，光存储技术必将在下一世纪成为信息产业中的支柱技术之一。
关键字：光存储技术、光盘存储、数据存储
Optical Storage Technology
Author information:lin Ruibin
(Guangdong Institute of Petrochemical Technology,Guangdong Maoming,525000 )
With the development of optical technology, laser technology, microelectronics, material science, fine processing technology, computer and automatic control technology, optical storage technology in the key technologies of the recording density, capacity, data transfer rate, seek time will have a hugepotential for development. The next century, the disc storage in the functional diversification, operating intelligent aspects, there will be significant progress. Optical quantum data storage technology, storage technology of three-dimensional body, near-field optical technology, optical integration technology, optical storage technology will become one of the pillars of technology in the information industry in the next century.
Keyword: Optical Storage Technology,CD storage, data storage
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,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、光存储技术在过去的发展
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1、1990年中期，5.25英寸磁光盘系统取代了12英寸写一次可读多次光盘的统治地位，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，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。 2、当第一批可读写CD系统上市时，这种系统的驱动器价格高达5000多美元，盘片价格也有20多美元。但是这种光盘可以在任何CD-ROM驱动器或CD-音频播放机中使用。这种技术在出现后就被迅速标准化，并且十几家制造商开始制造这种系统。飞利浦和索尼还推出了一种可读写的光盘，并鼓动所有只读驱动器的制造商在其产品中安装这种“多次读写”芯片。今天，标准的CD-RW驱动器的零售价格不超过200美元，而可读写光盘的价格在1美元左右，一次写入的光盘价格低于0.50美元。最近出现了另外一种标准规格的可读写光盘。用于高速记录的CD-RW光盘不能用于8倍速以下的老式光盘驱动器。所以在升级之前，请检查您驱动器的规格。 Eastman Kodak 推出了一种极具诱惑力的混合CD，它综合了“只读”和“可记录”两种特点。用户可用CD-PROM为特定收件人定制发行光盘，用户则可以更改某些文件，但是不能更改其他文件。即便如此，说它是一种杀手锏还为时过早。
3、六年以前，在业界第一个标准组织——光存储技术协会中有过一次争论，争论的一方是索尼和飞利浦，另一方是东芝、日立和Matsushita。他们所争论的问题是关于一种新型的、高容量的、与CD媒质采用相同形式的光盘系统。争论的结果是东芝联盟一方“赢了”，他们把这种新格式命名为DVD。DVD记录采用了相变技术。这种技术已经存在多年，其原理是：激光二极管发出的热量使记录点呈现高反射状态或另外一种状态，而第二个激光二极管在读取这两种不同状态时把它们分别标识为“1”或“0”。
三、光存储技术的分类和最新进展
1、只读式光盘：记录介质为涂有光刻胶的玻璃盘基。在调制后的激光束的照射下，再经过曝光、显影、脱胶等过程，正像母盘上就出现凹凸的信号结构。之后利用蒸发和电镀技术，得金属负像母盘，最后用注塑法或光聚合法在金属母盘上复制光盘。读出信息：激光照射在凹坑上，利用凹坑与周围介质反射率差别读出信息。
2、CD-R光盘：记录信息：利用热效应。用聚焦激光束照射CD-R 光盘中的有机染料记录层，照射点的染料发生汽化，形成与记录信息对应的坑点，完成信息的记录。读出信息：利用坑点与周围介质反射率的区别。
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3、可擦写光盘：相变型存储材料的光盘 记录信息：高功率调制后的激光束照射记录介质，形成非晶相记录点。非晶相记录点的反射率与未被照射的晶态部分有明显的差异。读出信息：用低功率激光照射存储单元，利用反射光的差异读出信息。信息的擦除：相记录点在低功率、宽脉冲激光照射下，又变回到晶态。磁光存储材料的光盘 记录信息：记录介质为磁化方向单向规则排列的垂直磁光膜。在聚焦激光束照射下，发生热磁效应，记录点的磁化方向发生变化，进而完成信息记录。读出信息：利用法拉第效应和克尔效应。信息的擦出：在激光的作用下，改变偏磁场的方向，删出了记录信息。
4、蓝光存储及近场光存储：高清晰度电视HDTV(High-Definition)的投入使用，要求研发出更高存储密度的光盘，蓝光存储、近场光存储等应运而生。
5、多阶光存储：多阶光存储是目前国内外光存储研究的重点之一，缘于它可以大大地提高存储容量和数据传输率。在传统的光存储系统中，二元数据序列存储在记录介质中，记录符只有两种不同的物理状态，例如只读光盘中交替变化的坑岸形貌。多阶光存储是读出信号呈现多阶特性，或者直接采用多阶记录介质。多阶光存储分为信号多阶光存储和介质多阶光存储。
四、光存储技术的发展趋势
1、实现低价位DVD系列光盘及驱动器的规模生产 2、进一步提高DVD光盘质量、成品率及功能 3、在记录密度不变的条件下提高系统性能
4、综合利用其它新技术开发下一代新产品高密度数据存储技术
五、光存储发展的关键技术
1、高密、高效、高速的母盘刻录技术
采用短波激光和大数值孔径的物镜，可使道间距减小，比特长度减小，从而可提高光盘的刻录密度；采用脉宽调制，可显著提高记录效率。
2、DVD单面盘的精密注塑及双盘的封装技术
将DVD母盘、模板生产线挑选出的合格模板，用精密注塑机注塑成形，制得的DVD半成品经适当冷却，送入溅射室，根据不同要求，分别溅射金或铅，然后进行粘合剂旋涂、封装、紫外光固化、在线检测、商标印刷等，制成DVD只读光盘。
3、光盘记录介质
DVD-RAM光盘是否稳定可靠，记录介质是关键，而材料设计能否满足高速存储的要求，又取决于记录介质能否在两个稳定态之间实现快速可逆相变。国内外传统相变介质材料设计都是基于激
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光的热效应，信息写入用液相快淬实现；信息的擦除用晶核形成、晶粒长大来完成。由于热效应是能量积累过程，写入一个比特需较长时间，约几十纳秒，而且介质在经历几十万次的写/擦循环后会出现信噪比下降的热疲劳。随着记录激光采用短波长，激光的热效应逐渐减弱，而激光光子的激发作用变得突出；所以新的材料设计基于激光的光效应。对半导体类型介质来讲，写入一个比特只要几十皮秒，使记录速率获得数量级的提高。这种基于非线性光学双稳态变化效应的记录介质称为光双稳态记录介质，它可以是无机材料，也可以是有机材料或无机-有机复合材料。
4、新型波导多层光存储原理和实验
一种新型的波导多层存储器(WMM)由多层平面光波导叠合构成,利用波导缺陷记录数据,通过缺陷的光散射效应读出数据,并利用波导对光的空间约束作用实现层选址.制作了10层WMM模型器件,并给出了数据读出原理性实验结果.结果表明:WMM的层内信噪比大,层间信号串扰小,是一种很有潜力的三维光存储技术。
六、光存储设备的发展状况
光驱虽然在1991年的时候就已经问世，但是发展显得非常缓慢。1993年，第二代MPC规格问世，光驱的速度已变成了双倍速，传输率达到了300KB/S，平均搜寻时间为400ms。1995年夏，Multimdeia PC Working Group公布第三代规格标准，光驱速度提高到四倍速，数据传输率为600KB/S，数据的平均时间不大于250ms。兼容光盘格式：CD-Audio、CD-Mode1/2、CD-ROM/XA、photo-CD、CD-R、Video-CD、CD-I等。再以后，光驱提速也成为各家厂商技术发展的主要目标，速度从4倍速、8倍速，一直提高到48倍速、52倍速不等。随着技术的发展和成熟，光驱的价格已经下降了一个可以接受的水平，当时间进化到97年左右的时候，光驱已经开始普及开来了。三年之后的2002年7月，在技术相当成熟以及市场充满潜力的情况下，Combo的始祖三星公司再次率先推出其多功能光驱——SM-308，从而正式拉开了Combo进军市场的序幕。在接下来的一年里，各大厂商也纷纷推出其各自品牌的Combo，市场上的Combo大战也随之而展开。在过去的一年里，市场的竞争使得Combo的速度迅速提高，目前市面上的绝大部分的Combo的规格为48X CD-R刻录、24X CD-RW擦写、16X DVD读取和48X CD-ROM读取，也有少数产品将CD-R和CD-ROM的读取速度提高到52X。Combo以其较高的性能价格比为广大用户所接受。Combo的出现是光存储领域里的一大突破，以先进的技术实现实现多项功能，使用上化繁为简，能节约IDE接口，节约机箱空间与降低功耗，同时具有安装方便的优势，为用户的安装应用提供了极大的方便。这一切都使得Combo在目前市场上极具竞争力。
参考文献
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1、百度百科
2、《光存储技术及其发展》
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