光信息存储技术(修改)

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DVD的规格
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DVD光盘的结构
DVD盘光道之间间距由原来的1.6m缩小到0.74m，而记录信 息的最小凹凸坑长度由原来的0.83m缩小到0.4m。
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DVD光盘存储容量增加的原因
参数 盘片直径 DVD 120 mm CD 120 mm 容量增益
盘片厚度
减小激光波长 加大N.A.(数值孔径) 减小光道间距 减小最小凹坑长度 减小纠错码的长度 修改信号调制方式
干涉记录
衍射重现
全息光存储巨大竞争力体现在它具有超大存储容量、超高存储 密度和超快的存取速度。 达到TB量级的存储容量，GB量级的数据传输率。 39 难点：存储材料选择；加工成本
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在全息光存储方面领先的企业是日本的Optware公司，该公司 1999年由风险投资创建，2004年获得6家企业3.6亿日元的投资， 2006年已经推出了利用同线全息技术制成的光盘，单张光盘的 存储容量达到200GB。 美国InPhase Technologies公司于2007年宣布开始量产全息 存储驱动器和300GB容量的全息光盘(HVD) 。 美国通用电气研发成试验了用全息存储材料制造的光盘，并成 功实现了500G内容的储存。
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1994年制定了保存视频和音频数据的白皮书 标准，第一次将74分钟长的动态连续视频数 据和声音数据存放在VCD（Video Compact Disc）光盘中。
基于蓝皮书标准的E-CD（Ehanced）光盘， 采用多层记录方式，将CD-DA数据和CD-RO M数据分成了两个数据段，第一段记录CD-DA 音频数据，第二段记录有关的CD-ROM数据。
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CD-ROM光盘的信息是沿着盘面由内向外螺旋形信息轨道(光 道)的一系列凹坑的形式存储的。 光道上不论内圈还是外圈，各处的存储密度是一样的，光道共 22188圈（每毫米约600圈），长度可达5.6km。 光道的间距为1.6μm，最小的凹坑长度为0.834μm，光道上凹 19 坑深约为0.12μm。
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保护光盘不受强光照射，避免将光盘存放在过热、过冷或 潮湿的地方。 光盘必须放在专用的容器内保存而不能把它们堆放或叠放 在一起。 当需要把光盘放入计算机光盘驱动器中进行阅读时，要用 手指托住光盘的里、外边缘以避免指印，并且使标记面朝 上，然后放入到光盘驱动器的托盘中。 若光盘变脏，可用一块微湿的柔软棉布从中心向边缘轻轻 擦拭，不能沿圆形轨边擦拭。
1970年，美国物理学家詹姆斯.拉塞尔利用光束 及“模拟信号转换成数字信号”方案成功发明了 世界上第一个光—数字录制与恢复系统。
1972 年荷兰Philips 公司和美国MCA公司研 制成功激光电视唱片（VD）； 1974 年Thomson-CSF和Lenith公司研制成 功的透射式激光电视唱片。
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Video CD
VCD 1.0采用CD-ROM/XA格式和MPEG-1标准保存视频和音频 信息, VCD 2.0采用CD-ROM/XA格式和MPEG-2标准保存视频 和音频信息。 它采用多层记录方式，将CD－DA数据和CD－ROM数据分成 了两个数据段，第一段记录CD－DA音频数据，第二段记录有 关的CD－ROM数据，可使一般CD音乐播放机无法读取受到 保护数据轨，而计算机的光驱可读取到数据轨及音乐轨。
1979 年荷兰Philips 公司研制成数字式 写后直读DRAW (Direct Read After Write）光盘。
1980年，Sony和Philips公司制定了 CD-DA（ Digital Audio）的红皮书标 准，规定了一张数字音乐光盘的大小（ 120mm直径），容量和数字编码标准。
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CD-ROM盘片的最上层是涂了漆的保护层，该层上印有商标。 第二层是铝反射层，当驱动器读光盘时用来反射激光光束。 第三层是用聚碳酸脂压制的透明衬底，同时压制出的预刻槽用 来对光道径向定位，信息通常存储在光道上。
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CD盘光道的结构与磁盘磁道的结构不同，它的光道不是同心 环光道，而是螺旋型光道。 CD盘转动的角速度在光盘的内外区是不同的，而它的线速度 是恒定的，就是光盘的光学读出头相对于盘片运动的线速度是 恒定的。
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可重写光盘的存储介质能够在激光辐照下起可逆的物理
或化学变化。目前它主要有两类：磁光型和相变型。
磁光型光盘利用激光和磁场对光信息进行读、写和擦除； 相变型光盘通过调节激光的强弱使记录材料的晶体状态和非 晶体状态互相转换，从而进行旧数据的消除和新数据的写入。
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DVD的定义
DVD是Digital Video Disc的缩写，意思是“数字视频光盘(系 统)”，实际上DVD的应用不仅仅是用来存放视频节目，它同样可 以用来存储其他类型的数据，因此又被称为Digital Versatile Disc，是数字多用途光盘。
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内容提要
概述
光盘的特点
只读存储光盘系统（CD-ROM）
一次写入光盘（CD-R）
可重写型光盘（CD-RW）
DVD光存储系统
光盘的保养
光存储的未来
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光盘的定义
高密度光盘(Compact Disk)，是近代发展起来不同于 磁性载体的光学存储介质，用聚焦的激光束存储和读 取信息，又称激光光盘。
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光盘存储的发展历史
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CD-R盘片结构
在CD－R盘片上以连续的槽沟(Groove)取代坑，并组成螺旋状 的轨道(Track)，而坑就被记录在这些槽沟内。在空白的盘片上， 槽沟有几个重要的用途，包括转速控制、寻道控制及时间指示 等。在槽沟上面是感光层(有机染料，Organic dye material)及 反射层(黄金或银)，最后再加上保护层及印刷层。
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读盘原理
CD-ROM驱动器的激光器发出的激光束经透镜整形和聚焦后照 在螺旋光道上，对光道进行扫描。 从光盘上反射回来的激光束沿原来的光路返回，到达激光束 分离器后反射到光电检测器； 由光电检测器把光信号变成电信号，再经过电子线路处理后 22 还原成原来的二进制数据。
激光束入射至凹坑（pit）和凸台（land）边缘时，会产生反射 光信号，而入射至其他地方时没有反射光信号，则坑台边缘代 表“1”，其他地方代表“0”。
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1995年，DVD(Digital Video Disc，数 字视频光盘)采用波长更短（635/650） 的红色激光（CD为780nm）、更有效 的调制方式和更强的纠错方法，具有更 高的道密度和位密度，并支持双层双面 结构。
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标准名称
盘的名称
主要内容
记录、采集以及今天仍然使用的120mm (4.72英寸）直径物 理格式等规范。 计算机数据在光盘上的物理存储格式标准，以及光盘上计算 机数据的逻辑结构（文件结构）标准。采用了CD-DA（红皮 书）的物理格式，并添加了一层错误检测和纠正的标准。
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CDEXTRA
只读存储光盘（read only memory，ROM）
ROM光盘的内容是在制作光盘时写入的，用户可任意多 次从ROM读取信息，而不能往盘上写信息：CD-ROM、 V-CD、DVD。
一次写入多次读出光盘（write once read many，WORM）
WORM光盘一次写入内容，以后成为ROM光盘，包括 CD-R、DVD-R。
1986年，Philips公司制定了CD-I（Intera ctive）的绿皮书标准，在CD-ROM规格 的基础上补充了音频、视频和计算机程序 方面的规定。
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1987 年Sony和Philips公司发明一次写入 多次读出WORM（Write Once Read Many）光盘。
1990年，光盘进入可记录模式，基于橙皮 书标准的CD-R（Recordable）光盘实际 上没有记录任何信息，一旦按照某种文件 格式并通过刻写程序和设备，可以将需要 长期保存的数据写入空白的CD-R盘片上。
信息位价格低
存储寿命长
10年以上数据传输速Biblioteka 高几十MB、GB至TB/s
存储密度高
光盘线密度为103 B/mm
面密度为 105-106B/mm2
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CD-ROM盘片是多媒体信息的载体； CD-ROM驱动器通过连线与计算机相连，主要任务是完成对
CD-ROM盘片上的数据读取。
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CD-ROM盘片结构
CD-ROM盘片是用塑料压制成的圆盘，盘片的直径为120mm，中 心定位孔15mm，厚度1.2mm。CD-ROM盘片用单面存储数据， 另一面用来印刷商标。
加大盘片表面的利用 率
减小每个扇区字节数
86.6平方厘米
2048/2060字节/扇区
86 平方厘米
2048/2352字节/扇区
1.019 = 86.6/86
1.142 = 2352/2060 33
为了提高存储容量，出现了另一种规格的DVD盘，称为单面双 层光盘，单面双层盘的表层称为第0层，最里层称为第1层。第0 层采用了一种新的半透明(semi-transmissive)薄膜涂层，可让 激光束透过表层到达第1层。
CD-ROM驱动器构造
打开光驱
激光头的运动
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激光头：是CD-ROM驱动器的主要部件，功能是 利用非凹坑上反射的激光强度弱得多这一特性，通 过光电转换器，将光盘上的信息转换为电信号; 聚焦伺服：自动聚焦伺服系统产生聚焦误差信号， 调整光头和光盘之间的距离，保证聚焦点落在光盘 的信息面上; 道跟踪伺服：采用道跟踪技术，克服光盘的偏心， 使聚焦光束落在有凹坑的光道中央.
染料
特点
酞菁染料
1.使用寿命超过100年 2.对刻录机的写入激 光功率要求较高 3.价格较贵
青蓝染料
1.使用寿命为10年 2.对刻录机的兼容 性最佳 3.价格便宜
含氮染料
1.与绿盘性能类似 2.使用寿命约100年 3.价格适中
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CD-R盘片容量
1个扇区的数据格式