第六章光存储技术
光存储技术发展现状及展望
光存储技术发展现状及展望随着科技的快速发展，信息存储需求日益增加，光存储技术作为未来存储技术的发展方向之一，受到了广泛。
本文将概述光存储技术的现状、重要性，并展望其未来发展方向。
光存储技术是指利用光学原理进行信息存储的技术。
目前，光存储技术主要包括光盘、光磁复合存储、全息存储、光学头阵列存储和光子晶体存储等多种技术。
其中，光盘是最常用的光存储技术，包括CD、DVD和蓝光光盘等格式。
光磁复合存储则将光学和磁学技术相结合，实现高密度、快速和大容量存储。
全息存储则通过记录光场的全息图像来实现信息的存储，具有高密度、快速和大容量存储的潜力。
近年来，光存储技术取得了显著的进展。
例如，光子晶体存储和光学头阵列存储等新兴技术的出现，为实现更高密度的光存储提供了可能。
在光存储材料方面，研究人员也在不断探索新型的光学材料和器件，以提高光存储技术的性能和稳定性。
光存储技术具有许多优点，因此在信息存储和未来发展中具有重要应用价值。
光存储技术具有高密度、快速和大容量存储的潜力，可以实现海量信息的存储和管理。
光存储技术对信息的安全性和可靠性较高，可应用于重要信息的长期存储和备份。
光存储技术还具有环保、低能耗等优势，符合绿色可持续发展的要求。
未来，随着大数据、云计算、人工智能等技术的不断发展，光存储技术在以下领域将具有更加广泛的应用：云计算：在云计算中心，光存储技术可实现高速、大容量数据存储和备份，提高云计算的效率和可靠性。
人工智能：在人工智能领域，光存储技术可应用于智能处理和决策系统中，实现高速、高精度的信息读写和处理。
医疗保健：在医疗保健领域，光存储技术可用于医学影像、生物样本等的存储和管理，提高医疗保健的质量和效率。
能源领域：在能源领域，光存储技术可实现太阳能的高效利用和储存，推动可再生能源的发展。
未来，光存储技术将面临更大的挑战和机遇。
以下是一些主要的发展方向：提高存储密度：进一步缩小光存储单元的尺寸，提高信息存储密度是光存储技术的重要发展方向。
多媒体信息的光存储
目前，一次性统计旳CD-R光盘主要采用(酞菁)有机染料，当此光 盘在进行烧录时，激光就会对在基板上涂旳有机染料，进行烧录， 直接烧录成一种接一种旳"坑"，这么有"坑"和没有"坑"旳状态就形 成了‘0'和‘1'旳信号。
6.3 VCD和DVD
6.3.1 VCD VCD盘上旳声音和电视图像都是以数字旳形式存储旳。 1．VCD旳原则 按照Video CD 2.0，VCD应该具有下列特征： 单片VCD盘片能够存储74分钟旳影视节目，图像具有 MPEG-1旳质量，即VHS(Video Home System)旳质量。 NTSC制式为352×288×30，PAL制式为352×288×25， 声音旳质量符合MPEG Audio Layer 2(MP2)旳原则。
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6.3 VCD和DVD
VCD播放机除了能播放VCD盘外，还能够 播放CD-DA盘、Karaoke CD盘、CD-ROM XA盘以 及部分CD-I盘，具有正常播放旳功能。
交互性。在VCD中并没有对交互性给出一 种详细旳要求，所以VCD交互性能强弱完全取 决于播放系统旳功能和VCD节目本身。
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DVD是一种光盘存储器，DVD与CD旳外观相同，直径都是120毫米。 和CD不同，DVD于一开始已被设计为多用途旳光盘。原始旳DVD规格 里共有五种子规格：
DVD-Video：用作储存影像 DVD-Audio：用作储存音乐 DVD-ROM：用作储存电脑资料 DVD-R：只可写入一次旳盘片 DVD-RAM：可重覆写入旳盘片
光存储技术研究现状
光存储技术研究现状光存储技术研究现状光存储技术是一种基于光学原理的数据存储技术，它通过利用光的特性实现数据的存储与读取。
在过去几十年里，随着科学技术的发展和研究的深入，光存储技术已经取得了许多重要的突破和进展。
首先，光存储技术的核心是利用光的强大穿透力和高速度进行数据存储。
光存储的基本原理是在一块特殊的介质中，通过激光的照射将数据以二进制形式编码并存储在其中。
由于激光的高能量和高速度，使得光存储技术在存储密度和读取速度方面具有明显优势。
其次，传统的光存储技术主要包括光盘和光纤存储。
光盘是最早应用光存储技术的产品，它通过激光的照射将数据表面刻上微小的凹槽或凸起，表示0或1。
而光纤存储是将数据以光信号的形式通过光纤进行传输和存储。
然而，随着科技的进步，研究人员不断探索和发展新的光存储技术。
一种新兴的光存储技术是体积全息存储。
体积全息存储是利用激光束的干涉特性将数据存储在介质的三维空间中。
相比传统的二维光存储技术，体积全息存储具有更高的存储密度和更快的读取速度。
此外，研究人员还在探索其他新的光存储材料和技术。
例如，相变存储技术利用物质的相变特性进行数据的存储和读取，具有较高的可靠性和长期稳定性。
其他的研究方向还包括量子存储和超短脉冲激光存储等。
尽管光存储技术已经取得了很多突破，但仍然存在一些挑战和问题。
首先，高速度的激光束对光存储材料的要求较高，限制了技术的发展。
其次，光存储技术在成本和可靠性方面仍需进一步改进。
最后，光存储技术在商业化应用方面还存在一定的难题。
总的来说，光存储技术作为一种新兴的数据存储技术，具有许多优势和潜力。
随着科技的不断进步和研究的深入，相信光存储技术将会在未来发挥更重要的作用，并带来更多的创新和突破。
光存储技术
光存储技术发展现状班级：07111306学号：1120131797姓名：程显达1.引言光存储技术是利用光子与物质的作用，将各种信息比如图像、语言、文字等相关数据记录下来，需要的时候再将其读出的存储技术。
光存储技术具有非接触式读写、寿命长、信息位的价格低等优点，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，光存储技术必将成为信息产业中的支柱技术。
2.光存储技术的原理从概念上讲，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。
它的基本物理原理为：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。
对于介质的选取，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，都可以作为光学存储的介质。
举一个例子来简单说明原理，目前得到广泛应用的CD光盘、DVD光盘等光存储介质以二进制数据的形式来存储信息。
信息写入过程中，将编码后的数据送入光调制器，使激光源输出强度不同的光束。
调制后的激光束通过光路系统，经物镜聚焦照射到介质上。
存储介质经激光照射后被烧蚀出小凹坑，所以在存储介质上存在被烧蚀和未烧蚀两种不同的状态，分别对应两种不同的二进制状态0或1。
读取信息时，激光扫描介质，在凹坑处入射光不返回，无凹坑处入射光大部分返回。
根据光束反射能力的不同，将存储介质上的二进制信息读出，再将这些二进制代码解码为原始信息。
3.光存储技术的优点(1).存储密度高，存储容量大。
信息的存储密度表征单位面值或单位体积可存储的二进制位数，用以表示各种存储方法的性能治标。
电子存储器的存储密度约104-106bit/cm2，即使是超大规模集成电子存储器也不会超过106bit/cm2。
光存储技术
光存储设备现在主要可以归为CD光驱、DVD光驱、CD刻录机、DVD刻录机、Combo。
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。
虽然光盘的容量达到了640M的大小，但是人类的追求是永无止境的，人们渴望可以在碟片上面存储更多的数据。
在这种情况下，DVD及DVD光驱也就问世了。
开发之初，DVD的意义为Digital Video Disc(数字视频光盘)，只能存储视频、音频信息。
而当DVD扩展其功能之后，DVD不但可以存储MPEG2的视频、音频信息，而且可以存储计算机程序、文件数字信息，满足人们对大存储容量、高性能的存储媒体的需求。
这种集计算机技术、光学记录技术以及影视技术为一体的媒介便成为Digital Versatile Disk(数字通用光盘)。
我们谈DVD，当然要说DVD联盟这个官方组织，这一组织最初由Hitachi、JVC、Matsushita、 Mitsubishi、Philips、Pioneer、Sony、Thomson、Time Warner 和Toshiba这十家公司于1995年9月发起形成，1997年5月，基于这一联盟基础上的一个国际性的开放性组织??“DVD论坛”宣告成立，到现在，这一组织已经吸引了超过200个的组织成员。
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。
光存储器技术的研究与发展
光存储器技术的研究与发展随着信息技术的快速发展，数据量的增长和存储需求的提升已经成为了当前信息化时代的重要问题。
而在这其中，光存储器技术由于其超高存储密度、读写速度快、容量大、稳定性等特点，越来越受到人们的关注和赞叹，广泛应用于很多领域。
因此，本文将从光存储器技术的研究与发展入手，对这一领域做出一些探讨和分析。
1. 光存储器技术的概念和分类光存储器技术是指利用光作为介质进行信息存储和读取的技术，其核心原理是通过控制光的强度、相位和偏振等参数来实现信息存储。
光存储器技术通常被分为两类：一种是基于光学介质的光存储器技术，另一种是基于光电效应的光存储器技术。
其中，基于光学介质的光存储器技术最早应用于音频和视频等多媒体数据的存储，代表性产品有CD、DVD、蓝光光盘等；而基于光电效应的光存储器技术是指利用光子与物质相互作用的特性实现光存储和读取，常见的代表产品有光盘式硬盘、闪存等。
2. 光存储器技术的优势和缺陷光存储器技术相比于传统的磁存储技术在多个方面都具有明显的优势，主要表现在以下几个方面：（1）超高的存储密度。
由于光存储介质具有小的相互作用截面和小的波长，光存储器技术的存储密度是磁存储技术的数倍以上，因此可以大幅提升存储容量。
（2）超快的读写速度。
光存储器技术的读写速度一般在纳秒级别，远快于磁存储技术的毫秒级别，因此可以快速响应用户请求。
（3）高可靠性和稳定性。
由于光存储器技术是利用光甚至单个光子与介质相互作用，因此可以实现高精度的读写控制，同时具有高度的稳定性和耐久性。
然而，光存储器技术也存在着一些缺陷，主要表现为：（1）传输过程中光信号容易受到干扰。
由于信号传输过程中与介质和光学器件之间多次反射导致反射光被记录到了光盘内部，影响信号的质量。
（2）成本较高。
由于光存储器技术需要大量的高精度光学器件和精密的读写控制系统，导致成本昂贵，但由于光存储器技术的存储密度高，可以降低总体成本。
3. 光存储器技术的发展趋势和应用前景随着信息技术的快速发展，光存储器技术也在不断得到改进和创新，其发展趋势主要表现在以下几个方面：（1）发掘新的材料和工艺。
第六章光存储技术
第六章光存储技术光存储技术是一种利用激光在光盘上记录和读取信息的技术。
这种技术最早出现在20世纪70年代，经过几十年的发展，已经成为信息存储领域的重要分支。
光存储技术具有存储容量大、数据保存时间长、读写速度快等优点，广泛应用于计算机、消费电子、医疗、教育等多个领域。
光存储技术的基本原理是通过激光在光盘上烧蚀出凹坑或改变光盘表面材料的性质，形成信息的记录。
读取时，激光照射到光盘上，通过检测反射光的变化来还原信息。
光存储技术的核心设备是光盘驱动器，它负责控制激光的发射、聚焦、读取等过程。
目前，光存储技术主要包括CD、DVD、蓝光等几种类型。
CD是最早出现的光存储介质，容量为650MB，主要应用于音乐、软件等领域。
DVD是CD的升级版，容量为4.7GB，广泛应用于电影、游戏等领域。
蓝光则是最新的光存储技术，容量可达25GB，适用于高清电影、大容量数据存储等需求。
随着科技的不断进步，光存储技术也在不断创新。
例如，holographic storage（全息存储）技术、MDISC（Millennium Disc）技术等新型光存储技术正在研发中，这些技术有望在未来提供更大的存储容量和更长的数据保存时间。
光存储技术作为一种成熟的信息存储技术，在现代社会中发挥着重要作用。
未来，随着科技的不断发展，光存储技术将会继续创新，为人类提供更高效、更便捷的信息存储解决方案。
光存储技术的发展历程光存储技术的起源可以追溯到20世纪60年代，当时科学家们开始研究利用激光来记录和读取信息。
1972年，荷兰飞利浦公司推出了第一张CD（Compact Disc），这标志着光存储技术的正式诞生。
CD的出现极大地改变了音乐和软件的存储方式，它具有高保真、可重复播放等优点，迅速在全球范围内普及。
随着技术的进步，光存储技术不断升级。
1995年，DVD（Digital Versatile Disc）正式上市，其容量是CD的7倍，不仅能够存储更多的数据，还支持高质量的音视频播放。
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。
光存储技术
光存储技术光存储技术是一种能够利用光的性质进行数据存储的技术。
它利用光的高速传输和大容量存储的优势，可以实现高效、稳定的数据存储和传输。
对于现代信息社会而言，光存储技术的应用具有重要的意义。
本文将从光存储技术的原理、应用领域和发展前景等方面进行探讨。
光存储技术利用光的特性进行数据存储，主要通过将数据信息转换成光信号，然后将光信号记录在介质材料上。
这一过程通常包括三个核心环节：光的生成、光的检测和光的记录。
数据信息首先通过编码转换为光信号，然后被光传感器检测，并输出为电信号，最后通过编码传输到介质材料上进行记录。
常用的介质材料包括有机材料、无机材料和生物材料等。
光存储技术在诸多领域有着广泛的应用。
首先，在数字媒体领域，光存储技术被广泛应用于光盘、DVD和蓝光光盘等记录介质上。
这些介质利用光存储技术可以实现高容量、高速度的数据存储和传输，能够满足人们对于高清晰度的影音资料的需求。
其次，在数据中心和云计算中，光存储技术也扮演着重要的角色。
光存储技术在数据中心中的应用可以提供高速、高效的数据存储和处理能力，可以满足大规模数据的存储需求。
另外，在光通信领域，光存储技术可以用于实现超高速、超长距离的数据传输，提供更加稳定和高效的通信服务。
光存储技术具有广阔的发展前景。
首先，随着信息技术的快速发展，大数据和云计算等技术需求日益增长，对于高速、大容量的数据存储的需求也越来越迫切。
而光存储技术正是能够满足这些需求的理想选择，因此其发展前景非常广阔。
其次，光存储技术还有着很大的创新空间。
随着纳米技术、量子技术以及新材料的不断发展，光存储技术可以实现更高的记录密度、更高的数据传输速率和更长的数据保存时间。
此外，光存储技术与其他技术的结合也将会产生更多新的应用。
例如，光存储技术与人工智能、物联网等领域的结合，可以为智慧城市、医疗健康等领域提供更多更好的解决方案。
然而，光存储技术仍然面临一些挑战。
首先，目前光存储技术的成本仍然相对较高，使得其在一些应用领域的普及受到一定的限制。
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障层和反射层三层结构存储介质。
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光盘存储材料、原理及技术
WORM光盘的存储原理
目前，实用化WORM光盘均为三层式（图a） ，主要采用空气夹层式（图b）和
直接封闭式(图c)两种基本结构，且均已商品化。
WORM光盘结构
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光盘存储材料、原理及技术
磁光介质的写、读、擦原理示意图
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光盘存储材料、原理及技术
磁光光盘存储
2.信息的读出 实际应用时，光盘的信噪比与Kerr角 的大小密切相关，若反射光强度为I， 且光盘的本底噪声主要来自散射效应， 则信噪比可近似表示为
SNR I k
实用磁光盘的kerr角数值不大，一般 只有零点几度，如图所示，为此磁光 盘的信噪比需落在45-50dB的范围内。 要获得较高的信噪比，必须进行大k 角的材料研究。
磁光介质的写、读、擦原理示意图
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光盘存储材料、原理及技术
磁光光盘存储
2.信息的读出 信息读出是利用Keer效应检测记录单元的磁化方向。若用线偏振光扫描录有信息的信 道，光束到达磁化方向向上的微斑，经反射后，偏振方向会绕反射线右旋一个角k， 如图b。反之，若光扫到磁化方向向下的微斑，反射光的偏振方向则左旋一个k，以 -k表示。实际测试时，使检偏器的主截面调到与-k对应的偏振方向相垂直的方位， 则来自向下磁化微斑的反射光不能通过检偏器到达探测器，而从向上磁化微斑反射的 光束则可以通过sin(2k)的分量，这样探测器就有效地读出了写入的信号。
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光盘存储材料、原理及技术
ROM光盘主盘与副盘制备工序 1.衬盘甩胶
衬盘精密研磨、抛光后超声清洗，使规格统一、表面清洁 滴光刻胶后高速离心机甩胶，形成均匀光刻胶膜； 放入烘箱中前烘，得到与衬底附着良好且致密的光刻胶膜
2.调制曝光
将膜片置入高精度激光刻录机中进行信息写入。 若衬盘以恒定角速度旋转，刻录机光学头径向匀速平移， 则可膜片上刻录出螺旋形信息道。
4.喷镀银层
在主盘表面溅射一层银膜 •用来提高信息结构的反射率，以便检验主盘质量 •作为下一步电镀镍的电极之一
5.电镀镍层
在溅射了银的盘片表面用电解的方法镀镍，使得主 盘上长出一层厚度符合要求的金属镍膜。
6.镍膜剥离
将上述盘片经过化学处理，使得镍模从主盘剥脱， 形成一个副盘。
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光盘存储材料、原理及技术
某磁光薄膜矫顽力及Kerr角随温度的变化
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光盘存储材料、原理及技术
可擦重写光盘（RW）
(3)光致变色光盘： 某些无机和有机化合物在光作用，发生吸收谱的可逆变化，就是光致变色现象。 例如，用紫外光照在无色物质A上，物质A就变到准稳态B而着色；如再用可见光照 射或加热，物质B又重新回到无色的A状态。 设存储介质具有两个吸收带，在波长的光照射下，介质由状态1完全变到状态2。同样， 在波长的光照射下，介质由状态2完全返回到状态1，即有如下过程：
光存储材料、原理及技术
只读光盘（ROM）存储原理
将视频或音频信息通过信号发生器、前置放大器驱动电光或声光调制器， 调制激光束以不同功率密度聚焦在甩有光刻胶的玻璃衬盘上，曝光光刻胶 经显影、刻蚀，制成主盘（又称母盘，Master） 经喷镀、电镀等工序制成副盘（又称印模，Stamper） 经“2P”注塑形成ROM光盘。
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光盘存储材料、原理及技术
磁光光盘存储
1.信息的写入
GdCo薄膜磁光光盘记录介质的典型材料。Gd和Co的磁化强度对温度有不同的 依赖关系。 GdCo有一垂直于薄膜表面的易磁化轴。在写入信息之前，用一定强度 的磁场H0对介质进行初始磁化，使各磁畴单元具有相同的磁化方向。在写入信息时， 磁光读写头的脉冲激光聚焦在介质表面，光照微斑因升温而迅速退磁，此时通过读 写头中的线圈施加一反偏磁场，就可使光照区微斑反向磁化，如图a)示，而无光照 的相邻磁畴磁化方向仍保持原来的方向，从而实现磁化方向相反的反差记录。
可擦重写光盘(RW)
从记录介质写、读、擦的机理出发分为两大类：
(1)相变光盘： 采用多元半导体元素配制成的结构相变材料作为记录介质膜，利用激光与介质膜 相互作用时激光的热和光效应导致介质在晶态与玻璃态间的可逆相变来实现反复 写、擦，分为热致相变光盘和光致相变光盘。 (2)磁光盘： 采用稀土-过渡金属合金制成的磁性相变介质作为具有垂直于薄膜表面易磁化轴 的记录薄膜，利用光致退磁效应及偏置磁场作用下磁化强度取向正/负来区别二进 制的“0”或“1”。 结构相变光盘和磁光盘工作机制不同，但从本质上都属于二级相变过程，不存在两 相共存的情况，故可用介质的两个稳定状态来区别“0”或“1”。 可擦重写光盘中的反复写、擦过程与记录介质中的可逆相变过程相对应。 从广义的角度讲，任何具有光致双稳态变化的材料都可用做RW记录介质。
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光盘存储材料、原理及技术
光盘发展经历了四代：
只读存储光盘（ROM，Read Only Memory）
数据在光盘生产过程中刻入，用户只能从光盘中反复读取数据。 制造工艺简单，成本低，价格便宜，其普及率和市场占有率最高。 常见的有：CD-Audio、CD-ROM、 VCD、DVD-Audio、 DVD- ROM、DVD-Video。 一次写入多次读出光盘（WORM，Write Once Read Many） 具有写读功能，用专用CD-R刻录机向光盘中一次性写入数据，但写入 后不可擦除，常见的有：CD-R、DVD-R 可擦重写光盘（REWRITE，简写作RW) 用户除可读写信息外，还可将盘上记录信息擦除，然后再写入新信息； 擦与写需两束光、两次动作。“擦激光”先将信息擦除，另一束“写激 光” 将新信息写入高数据传输率 直接重写光盘（OVERWRITE，简写作OW） 实现的功能与可擦重写光盘一样，但“擦激光”与“写激光”为同一束 光， 在写入新信息的同时旧信息自动被擦除，无需两次动作。 7
用户只要有一台播放机就能享受光盘 上的逼真音、像节目。ROM光盘系统 只能读取，不能录入。想自行录像录 音，必须采用WORM光盘系统。
2P过程示意图
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光盘存储材料、原理及技术
一次写入光盘（WORM)
按记录方式不同，一次写入光盘可分为： 1.烧蚀型：存储介质可以是金属、半导体合金、金 属氧化物或有机染料。利用介质的热效应，使介质 的微区熔化、蒸发，以形成信息坑孔(图a)。 2.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解排出气体，两层间形成的 气泡使上层薄膜隆起，与周围形成反射率差异实现信 息记录(图b)。 3.纹理型：存储介质用离子束刻蚀的硅，表面呈现绒 状结构，激光光斑使照射部分的绒面熔成镜面，实现 反射率变化(图c)。 4.光致变色型：存储介质用有机或无机介质，利用光 致变色原理实现信息的记录(图d)。 5.相变型：存储介质多用锑氧化物制成薄膜，利用 金属的热效应和光效应使被照微区发生非晶相到晶 相的相变(图e)。
3.显影刻蚀
将刻有信息的盘片放入显影液中进行监控显影
• 正性光刻胶，曝光部分脱落 •负性光刻胶，不曝光部分脱落
各信息道出现符合调制信号的信息凹坑，形状、深度及坑 间距与携带信息有关。 这种携有调制信息、有凹凸信息结构的盘片就是主盘。 常用正性光刻胶，所得主盘为正像主盘
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光盘存储材料、原理及技术
ROM光盘主盘与副盘制备工序
ROM光盘“2P”复制
将上述所得正像或副像子盘作为“印模”（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-photopolymerization（光致聚合作用）一词的缩写。
ROM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。
E0 E R E A ET E
记录光的分配
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光盘存储材料、原理及技术
WORM光盘的存储原理
若要存储介质的灵敏度高，EA应尽量大，以更快更好地吸收能量，使光斑中心的 温度尽快超过介质的熔点，为此ER、ET及E都应尽可能小。 ER要最小，必须使从记录层上下界面反射回来的光相消干涉。由于上界面有半波损 失而下界面没有，由此得记录层厚度最小值为/2n1(n1：介质层折射率，：入射光 波长)；但此时上下界面能量差很大，很难实现明显消反，为此在记录层和衬底层 之间加入一层金属铝反射层，在新的相消条件下得记录厚度下限为/4n1。 加铝条使ER得到明显减小，但由于铝是热的良导体，会使ET加大，为此，还应在 记录层和反射层间加入一层热障层(一般选透明介质SiO2)，其折射率为n2，厚度 为d2。它可以充分阻挡介质层吸收的能量向衬盘传导。此时消反条件相应的最小 厚度为
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光盘存储材料、原理及技术
WORM光盘的存储原理
利用激光热效应对存储介质单层薄膜进行烧蚀时，存储介质吸收到达的激光的能量而 超过存储介质的熔点时形成信息坑孔。
• WORM光盘常以聚甲基丙烯酸脂（PMMA）为衬底，厚1.2mm，上面溅射介质薄层 • 用830nm激光聚焦在1m2范围内，温度呈高斯型空间分布； • 当中心温度超过介质熔点Tm时，介质表面形成一熔融区，表面张力将此区拉开成孔 • 激光脉冲撤去后孔边缘凝固，在记录介质膜上形成与输入信息相应的坑孔。 入射到膜面的激光能量E0 •一部分在膜面反射(ER)， •大部分被薄膜吸收(EA)， •一部分在薄膜中因径向热扩散而损失(E) •剩余部分透射到衬盘中(ET)，即：
光电子技术基础
授课班级: 授课教师: 1006211、1006221、1006231、
1006131
左青卉
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主要内容
第六章：光存储技术
1 光盘存储材料、原理及技术
2 全息存储材料、原理及技术
3 电子俘获存储技术
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光盘存储材料、原理及技术
光盘与光存储技术