光电子第7章光储技术3.pptVIP

7、光存储技术 7．1 光存储原理、分类、特点 7．2 光盘存储 7．3 双光子光学存储 7．4 持续光谱烧孔光学存储 7．5 近场光学存储 7．6 光全息存储 7.1 光存储原理、分类、特点 1、原理：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，能产生理化性质的改变，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，都可以作为光学存储的介质。 2、分类 按介质的厚度：面存储、体存储； 按数据存取：逐位存储、页面并行式存储； 按鉴别存储数据：位置选择存储、 频率选择存储等。 7.1 光存储原理、分类、特点 3、光学信息存储的一般特点 存储密度高 理论估计：面密度为1/λ2 ；体密度为1/λ3 ， 按λ=500 nm 计算，存储密度为 1 TB/cm3。 并行程度高：提供并行输入输出和数据传输。 抗电磁干扰 存储寿命长：磁存储 2—3年；光存储10年以上。 非接触式读／写信息 信息价格位低：价格可比磁记录低几十倍。 7.2 光盘存储 自60年代末美国ECD及IBM公司共同研制出第一片光盘以来，光盘存储技术发展之迅速出人意料。 激光唱片(CompactDisk，CD) 激光视盘(LaserVideo—Disk，LVD)： LD，VCD，DVD……。 计算机外存设备：光盘 7.2.1 光盘存储的原理 激光经聚焦后可在记录介质中形成极微小的光照微区(直径为光波长的线度，即1μm 以下)，使光照部分发生物理和化学变化，从而使光照微区的某种光学性质(反射率、折射率、偏振特性等)与周围介质有较大反衬度，可以实现信息的存储。 光盘是按位存储的二维存储介质。记录轨道的密度可高达1000道／mm以上。 性能：信息载噪比(CNR) 均在 50 dB以上； 每一通道数据速率可达 50 Mbit/s 以上。 7.2.2 光盘的类型 按其功能划分主要有四种： (1)只读存储光盘 ( ROM ) (2)一次写入光盘 ( WORM；或称DRAW ) ① 烧蚀型 ② 起泡型 ③ 熔绒型 ④ 合金型 ⑤ 相变型 (3)可擦重写光盘( EDAW )：先擦后写 (4)直接重写光盘：写同时擦除原信息 7.2.3 光盘存储器 根据光盘存储介质分类 7.2.3 光盘存储器 (2)双光束光学系统： 用于可擦重写光盘 7.2.3 光盘存储器 国内情况： 成都电子科技大学和北京航空航天大学分别研制成功的可擦重写磁光盘、直接重写相变光盘等； 中国科学院上海冶金研究所国家光存储研究中心已建成各类光盘的母盘生产线； 清华大学国家光盘工程研究中心致力于改进光盘驱动器及其关键部件，提高其性能和存储容量，减少搜寻时间，改进数据速率和存储数据的可靠性，同时进行新一代多功能光盘驱动器的开发，研制适合于各种无机和有机的一次写入和可擦除介质的双触长束多功能光学头。 7.2.4 光盘存储技术的进展 1、光盘与磁盘比较 存储密度： 磁盘的道距(约10μm)， 光盘的道距(约 l μm) 据DataStorage l998年2月报道。IBM已有突破磁盘存储密度10 Gbit / in2 大关的实验室样机. 数据传输速率：光盘的性能不及磁盘。 7.2.4 光盘存储技术的进展 2、提高只读光盘的存储容量的主要方法 采用短波长激光读写： 激光波长由 0.8μm缩短到 0.4μm，记录的面密度可提高 4 倍。 提高道密度和线密度：使用光道密度加倍法； 使用区域比特记录法。 开发多数据层的光盘：采取多光道并行存取技术 例如：—种双光学头的设计，采用 16 个激光二极管阵列并行存取，可使数据速率达到 100 Mbit/s。 7.2.4 光盘存储技术的进展 正在开发超高容量双面多数据层ROM 例如，日本日立公司等研制的双面双数据层ROM，采用 0.44μm 的最小光斑尺寸和每层 0.74μm 宽的道距，实现总数据容量为 17 GB。研究表明，利用双面三数据层结构 ( 总共包括 6 个数据层 )，有可能实现 25.5 GB 的超高容量。 7.2.4 光盘存储技术的进展 3、进展： (1)相变光盘技术已经达到成熟的产品级水平。 (2)直接重写光盘实现高数据率是当前研究的热点。 容量：面密度0.4 Gbit/cm2 ，光盘容量3.5 GB。 数据传输率：估计能达10 Mbit/s (红激光