光储存应用与发展趋势.pdf

光儲存應用與發展趨勢 光碟存儲技術是利用激光在介質上寫入並讀出信息。這種存儲介質 最早是非磁性的 ，以後發展為磁性介質。在光碟上寫入的信息不能 抹掉 ，是不可逆的存儲介質。用磁性介質進行光存儲記錄時 ，可以 抹去原來寫入的信息 ，並能夠寫入新的信息 ，可刪可寫反覆使用。 1.非磁性介質存儲原理 有一類非磁性記錄介質 ，這種介質的吸光能力強、熔點較低 ，在激 光束的照射下 ，其照射區域由於溫度升高而被熔化 ，在介質膜張力 的作用下熔化部分被拉成一個凹坑 ，此凹坑可用來表示一位信息。 因此 ，可根據凹坑和未燒蝕區對光反射能力的差異 ，利用激光讀出 信息。工作時 ，主機送來的數據經編碼後送入光調製器 ，調製激光 源輸出光束的強弱 ，用以表示數據 1和 0 ；再 將調製后的激光束通 過光路寫入系統到物鏡聚焦 ，使光束成為 1 大小的光點射到記錄介 質上 ，用凹坑代表 1 ，無坑代表 0 。讀取信息時，激光束的功率為 寫 入時功率的 1/10即可。讀光束為未調製的連續波 ，經光路系統 后 ， 也在記錄介質上聚焦成小光點。無凹處 ，入射光大部分返回 ；在凹 處 ，由於坑深使得反射光與入射光抵消而不返回。 3 2.磁性介質存儲原理 磁光碟是在光碟的基片上鍍上一層矯頑力很大的 ，具有垂直磁化特 性的磁性材料薄膜製成。當在磁記錄介質表面上施加強度小於其室 溫矯頑力 Hi的磁物時 ，不發生磁通翻轉 ，故不能記錄信息。若用 激光照射此介質后 ，則在被照射處溫度上升 ，矯頑力下降為 Hc ′。 如果這時再對記錄介質施以外加弱磁場 Hr(Hc ′ 由激光源發出的激光經過起偏器、半反鏡和聚光鏡照射在盤上 ，行 成小於 1的光點。同樣 ，照射區溫度上升 ，矯頑力下降 ，在照射 區 形成的磁場使該區磁化。當信息再生時 ，照射在磁化區的激光束反 射光經半反鏡、檢偏器到光檢測器上讀出信息。 3.寫錄原理 ： 記 錄層以相變型材料為主 ，故又稱相變型光碟。相變型光碟利用控 制雷射脈衝 ，使受到雷射照射的材料產生不同的升溫與降溫機制 ， 使記錄材料膜的『相』產生「結晶」與「非結晶」狀態的物理結構 改變 ，來完成寫入及消去的動作 製作時 ，先在有機玻璃盤基上做出導向溝槽 ，溝間距約 1.65 ,同時 做出道地址、扇區地址和索引信息等 ，然後在盤基上蒸發一層碲硒 膜。系統中有兩個激光源 ，一個用於寫入和讀出信息 ，另一個用於 抹除信息。碲硒薄膜構成光吸收層 ，當激光照射膜層接近熔化而迅 速冷卻時 ，形成很小的晶粒 ，它對激光的反射能力比未照射區的反 射能力小的多 ，因而可根據反射光強度的差別來區分是否已記錄信 息。 大家可能都知道 ，電腦是用二進位數據的「 0」或「1」來保存數據 的 ，而「0」和「1」體現到光碟上就是凹和突起 ，「1」表示「從凹 到凸或從凸到凹的變化過程」 ，「0」表示兩個變化過程之間的長 度。所以不要簡單地認為「凹」和「凸」就是「 1」和「0」。那麼 在光碟的生產中 ，壓盤機 通過激光在空盤上以環繞方式刻出無數條 寬度為 1.6mm的磁軌 ，在磁軌上產生高低不同的凹進和凸起 ，就是 這個目的。 5 4.特點: a.速度快 b.頻寬大 c.不易受到環境干擾 光存储系统结构 光存储系统由编解码系统 （EncoderDecoder），读写信道 (Channel) ，均衡器(Equalizer)和信号检测器 （Detector）组成。 其中 ，CD 、DVD 等光存储技术普遍使用 RLL(d,k)编码 (RLL,RunLengthLimitedCode 游程长度受限码) ，在通过读写信道 之 后使用均衡器 （Equalizer）消除 ISI(InterSymbolInterference, 码间干扰 ) ，然后经过检测编码和解码后得到原始数据。 由前面的理论分析 ，使用 RLL(1,7)编解码 ，Braat-Hopkins 信 道模型 ，MMSE 均衡器 ，使用 Viterbi算法作为检测器 (Detector) 构 建了和 CD/DVD 存储系统相符合的光存储系统模型。 BD DVD