现代光学存储技术

现代光学存储技术 ...................................................................................................................................................................... 1 《一》 ......................................................................................................................................................................................... 1 1.1 HD-DVD ................................................................................................................................................................................ 1 1.2 全信息光盘 ........................................................................................................................................................................... 1 1.3 闪存盘................................................................................................................................................................................... 2 《二》光盘存储技术发展及研究和解决方案 .......................................................................................................................... 2 《三》 ......................................................................................................................................................................................... 3 3.1 多阶存储技术 ....................................................................................................................................................................... 3 3.2 坑形调制多阶存储技术 ....................................................................................................................................................... 4 3.3 坑深调制多阶存储技术 ....................................................................................................................................................... 4 《四》数字光盘存储技术 .......................................................................................................................................................... 5 4．1 数字光盘产业在我国信息产业群中具有重要的地位 .................................................................................................... 5 4.2 中国光盘产业的特点技术市场发展现状和趋势 ............................................................................................................... 5 4.3 .我国光盘产业所面临的问题 ............................................................................................................................................... 6

《一》 1.1 HD-DVD

高密度光盘（HD-DVD）存储技术的目标是存储密度达到64.51~129.02Gb/cm2(即Gb/in2)，最小记录点尺寸熊爱玉200nm，接近或小于光衍射极限

1.2 全信息光盘

全信息光盘全信息光盘全信息光盘 全信息光盘刻录机将采用普通的低能耗气体激光发生器，它产生的激光首先通过一块半镀银镜，分为透射和反射两束光。透射光将经过一个微型镜片阵列。上百万个微型镜片集中在一块芯片表面上，一“开”或“合”的方式来决定是否让透射光通过，从而使透射光携带上数据信息。普通数字光盘的容量是20GB。这种全信息光盘的容量将比普通的数字光盘（DVD）高出几倍乃至几十倍。

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1.3 闪存盘

闪存盘也叫U盘，在Windows98操作系统中需要安装驱动程序；在Windows2000及以后发的操作系统中已经有嵌入驱动程序，不需额外安装。 闪存盘是一种采用USB接口的无需物理驱动器的微型高容量移动存储产品，它采用的存储介质为闪存（Flash Memory）。闪存盘不需要额外的驱动器，只需插入电脑的上的USB接口或通过一个USb转接电缆与电脑相连接。闪存盘的容量是越来越大，读写速度是越来越快，是光盘存储技术中很具吸引力的新秀，所以光盘存储技术的发展研究和解决方案很有必要研究与突破。

《二》光盘存储技术发展及研究和解决方案

光盘存储技术发展及研究和解决方案光盘存储技术发展及研究和解决方案光盘存储技术发展及研究和解决方案 数字化信息存储的要求是高存储密度高数据传输率高存储寿命低价格设备投资和低价格信息位等虽然目前光存储产品在存储容量和存储密度方面与硬盘和闪存等产品相比不据优势但其存储寿命长信息位价格低等优势使其在存储介质中仍占有非常重要的地位。

为了提高光存储技术的容量和数据传输率在现有光盘系统的基础人们提出并研究了多种解决方案，这些解决方案可以大体归纳为以下三个方面，减小信息符的尺寸，提高存储的维数和采用多阶技术。 减小信息符尺寸是为了提高单位面积上的存储密度从而提高存储容量，我们可以采用更短波长的激光器或提高物镜数值孔径以及采用近场技术等方法来减小信息符尺寸，目前最小记录符尺寸可以<50nm，存储密度可达100Gb/in2，但受光学系统及加工工艺的限制，直接减小激光波长，增大数值孔径的技术路线有一定的局限，此类技术很难达到实用化。 多维存储技术包括全息存储技术，多层存储技术和彩色多层存储技术等，该技术将二维平面上的存储模式扩大到更多维的空间中，提高了光存储的数据容

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量，但该类技术的实现受光存储材料性能及加工工艺的限制，进一步实用化还有一定的难度。 多阶存储技术是在单位记录单元上记录多于2种状态的信息，在记录单元数不变的情况下，可显著增加存储容量，该技术可以在不改变硬件参数的情况下，提高光盘存储密度，并且可在提高存储容量的同时，提高数据传输速度，因而可以最大限度地利用现有技术资源将其产品化，该技术包括信息坑深度调制技术，信息坑形状调制技术和信息坑边沿变化调制等。

《三》

3.1 多阶存储技术

多阶存储是相对二值存储而提出的，就是在1个记录单元的位置上出现多个状态信息，即记录多于1位的信息，现有的数字光盘产品都采用二值存储，即将信息转换成二进制数并将二进制数据以某种调制方式与存储介质记录斑的2种不同物理状态相对应(如坑岸的交替变化以坑岸的长度记录信息)实现存储。如将数据流调制成M进制数据(M>2)，令调制后的数据与记录介质的M种不同物理状态相对应，即可实现M阶存储，如图1所示的坑深调制多阶存储就是通过改变信息符的深度实现多值存储，数据流经调制转换成盘基多种不同坑深的变化，即可实现多阶坑深存储。多阶储在1个信息记录斑的位置上可以存储log2(M)bits 数据，在提高存储容量的同时，在同样的记录符扫描速度下，数据传输速率也可提高log2(M)倍。具有固定长度的信息坑具有多种不同的坑深不同深度的，信息坑表示不同的信息状态或称为不同的阶次，根据光盘衍射理论，不同的记录坑深对应着不反射光强，因而可以通过检测读出信号不同的幅值来获得不同阶次的信息。Calimetrics公司在只读光盘上实现了八阶坑深调制。

如果在1个记录单元上实现的状态数目越多，最后能够提供的总容量就越大，由于受

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到调制方式介质特性编码伺服等多方面因素的限制，在1个记录单元上能够实现的状态数是有限的，最后能够实现的状态数是1个多种限制条件下取平衡的结果。 目前可利用信息坑的深度,边沿,形状,位置等多种变化实现多阶存储其根本点是在特定的记录单元上，实现记录介质的某种特性(光特性,电特性)的多阶变化并能将信号稳定地写入与读出。

3.2 坑形调制多阶存储技术

现有光盘系统中在较短的信息坑(或岸)信号的幅值比较低而在较长的信息坑或岸上RF信号将上升到满幅值.philips公司提出的坑形多阶存储方案(LMl)就是在较长的信息坑(或岸)上加入一些”扰动”稍稍改变其信息坑(或岸)的形状使其RF信号降低.这样可以实现多阶存储. 能够加入”扰动”的信息坑的长度必须满足一定要求,其RF信号与未改变形状之前相比必须达到一定的幅值,坑形发生变化后,坑的边缘位置的变化不能过大,否则将造成过高的抖晃值,无法正确获取信息.

3.3 坑深调制多阶存储技术

该技术称为PDM,是由Calimetrics公司提出的最基本的实现多阶存储的方案.只读类光盘上,按照标量衍射理论,反射激光的光强与光盘的坑深存在着对应关系:从坑深为0开始,随着坑深的增加,反射光的强随之减弱,在坑深为激光波长的1/4处，反射光光强达到极小值。Calimetrics公司正是利用了坑深与反射光强的这一关系，设置了不同的坑深变化，从而实现了多阶存储不同深浅的灰度等级代表了不同深度的信息坑，其信息坑的深度可以tmin为单位,在M个等级中变化,这样就可以在每个以tmin为标志的记录单元上记录log2(M)位的信息. 在编码方面,多阶存储普遍采用的是1种称为”M-ary(d,k)”的编码技术.其中M指记录的阶数,d指2个有效数据单元之间的最少空白状态数,k指2个有效数据单元之间的最多空白状态数.其中比较重要的参数是M与d.

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《四》数字光盘存储技术

数字光盘存储技术是本世纪70年代发展起来的新技术，它比磁存储技术有更多的优点，首先是它的存储密度要高，可以满足日益增长的信息需求；其次是它的信噪比高，可以达到50dB以上，而且经多次读写不降低。目前，进入市场的光盘有三种类型：只读存储；一次写入多次读出存储；可檫重写存储。

4．1 数字光盘产业在我国信息产业群中具有重要的地位

数字光盘技术不仅是目前世界上最先进的大容量存储技术,也是信息基础设施的支柱技术之一。 大容量存储技术是信息产业基础设施的支柱技术之一，数字光盘存储技术,以光盘为记录介质,以激光。为信息载体实现信息的存储,具有存储量大，密度高，寿命长，可靠性高，价格低廉和使用方便的特点。光盘存储技术的应用领域从计算机数据存储到数字家电,涉及行业十分广泛。光盘产品集合了当今光机电方面的最新科技成果,新技术新工艺新产品层出不穷,是信息产业群中规模巨大充满活力的综合性产量预计将为1800万台,未来五年内世界将以DVD技术为主要发展方向。光盘软件节目的市场也十分巨大,1998年DVD影视盘片和DVD-ROM盘片销售额分别为1亿美元和6.6亿美元;1999年分别为10亿美元和21亿美元;2002年将有6千多个影视节目,DVD影视盘片和DVD—OM盘片销售额分别为50亿美元和260亿美元。未来数字光盘产品的发展趋势是采用400nm左右的蓝光激光技术,单片存储容量为15-20GB的高密度数字光盘(HD-VD)以及存储容量为40-50GB的超高密度数字光盘。

4.2 中国光盘产业的特点技术市场发展现状和趋势

我国的光盘产业,是从1984-1985年引进CD光盘生产线开始的。1993年,我国企业开

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发了VCD产品技术,开始生产VCD播放机;1998年,开发了超级VCD,形成了以VCD、SCD、D-ROM光盘复制等为主体的具有中国特色的光盘产业。在1994至1999短短的六年中,中国已经累计生产了约5700万台的VCD和SVCD播放机。预计至2002年,VCD类产品还将保持有1500万台的年销售量,而CD机和CD—ROM驱动器还将有1800万台和4000万台的年产量,各类光学头年产量将接近2亿只。在近期内,VCD将与DVD共存,VCD产品还会有相当的生命力。我国的DVD市场与国际同步进入成长期,国家预计2002年DVD播放机和DVD-ROM的年销售量分别为1000万台和560万台,届时,DVD产品将占光盘产品总量的63%左右各类光盘和软件的需求也会增加,2002年销售量达到40亿片以上。VD产品还将在车用电子导航系统游戏机乃至新一代的信息家电领域中有十分广泛的应用。预计到2005年以后,应用蓝光激光技术的高密度(HD-DVD)产品将逐渐进入中国市场,数字光盘将大可存储2～3小时HDTV节目。届时,将产生新的市场机遇。

4.3 .我国光盘产业所面临的问题

我国光盘产业尚未形成具有自主知识产权的产业体系，关键技术尚待突破,关键件尚待国产化目前,最需迫切解决的是:光学头的集成与产业化小机芯的开发与大规模生产以及关键器件与IC、芯片的国产化

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