光电信息存储技术及其发展趋势.pdf

中国安防行业网： 《光电信息存储技术及其发展趋势》 资料编辑：中国安防行业网 一、引言 随着光电等科学技术的发展，人类步入了一个全新的数字化时代和信息时代。由于信息 的多媒体化，人们处理的不仅是简单的数据、文字、声音、图像，而是由高清晰度的和高质 量的声音和运动图像等综合在一起的数字多媒体信息。 光电信息存贮技术是一种非接触的写入和读出，如光盘与磁盘相比，有使用寿命长、存 贮密度高（比磁盘约高1～2 个数量级）、容量大、可靠性高、图像质量好、存贮成本低等优 点，因而获得广泛的应用。 尽管新一代的 DVD 已经进入市场，但光盘在不可擦除和重写以及在数据传输速率等方 面不占优势，而且又受光斑尺寸的限制，因而存储密度提高有限，所以出现了各种新型的超 高密度光电存储技术。 下面简介一下目前常用与即将使用的光电信息存贮技术，以及下一代具有实用前景的几 种光电存储技术。 二、目前常用与即将使用的光电信息存贮技术 1.一写多读式光盘存贮 一写多读式光盘允许用户直接写入信息，并可在写后直接读出（DRAM），但不能擦除。 因此，它非常适用于存贮需永久保存的图像或资料。 目前，这种光盘多使用650nm 的红色激光，其记录单元凹槽的最小直径为0.4mm,而使 用短波长的兰光，其最小直径减小到0.14mm 。因此，兰光DVD 单面单层盘片的存贮容量可 达27GB，是红光4.7GB 的近6 倍。日本索尼和三洋公司均已推出这种产品。 荷兰 philips 公司在2002 年7 月已推出用兰光DVD 的袖珍产品，虽然其盘片直径只有 3cm，其存贮容量却达1GB，而驱动器非常小（5.6 ×3.4 ×0.75cm3 ），因而可放入数码相机， 掌上电脑及手机当中。 2.可擦除式光盘存贮 可擦除式光盘与磁盘相似，不仅可以写入，还可以随时擦除。它也称可重写光盘或可逆 式光盘，因而同硬磁盘一样，可方便用于各类系统中。 中国安防行业网： 可擦除式光盘有两种： ①用激光的热效应使磁光介质局部发生磁反转的磁光盘； ②利用激光照射使记录介质局部结晶或使结晶态向非结晶态转变的相变光盘。 3.大容量光带存贮 在多频道多媒体时代，要求图像素材的有效应用日益提高，为此需要一种可以代替过去 录像带，在小盒内可长期保存并可多次再生的大容量存贮媒体-光带。这种光带存贮系统， 可实现磁带、磁盘、光盘等不能实现的高可靠，大容量记录。 光带存贮与光盘存贮相比，存贮面积可以高2～3 个数量级以上。通过利用光盘的高密 度技术，在VHS 磁带盒那样光带上将可实现 1 太（1012）字节以上的存贮容量。并且光带 行走系统简单，所以可高速存取。若是200GB，光带可实现5 秒以内的平均存取时间。 4.高密度多层彩色光盘存贮 该光盘系统利用不同频率的光波不发生干涉这一特性，而采用多波长激光进行三维立体 分层记录信息，配合特殊设计的光学头，实现信息的同时读写。其制作方法是，在光盘盘基 上镀 N 个记录层，而每个记录层都在光学头复消色差物镜的焦深之内。并且每个记录层都 有一种光致变色材料组成，它们分别只能与一种激光发生作用，而对其它波长的激光则全部 透射。如在彩色N 层光盘系统中，N 种不同波长的激光经过整形和准直系统通过光栅并合光 后，成为方向完全重合的圆形平行光束，然后再经过复消色差物镜系统聚焦于光盘上的同一 点，它们被相应的记录介质吸收能量后反射，这样多波长光束回到主光路后通过衍射光栅按 波长分光，从而为各探测器件接收并读取信息。 利用彩色多层光盘系统记录信息可以有效地增加光盘的存贮容量和显著提高光盘的读 写速度。如使用N 层存储，则可将容量和速度同时提高到单层存储的N 倍。 三、下一代有实用前景的超高密度光电存储技术 光盘存贮由于受光斑尺寸的限制，密度提高有限。为满足信息时代发展的需要，必须研 发新的超高密度光电存贮系统。科学家们一致看好短期有实用前景的超高密度光电存贮技 术，主要有下面几种： 1、三维体全息存储技术 这种存储方式是利用光的干涉原理，在记录材料上以体全息图的形式记录信息，并在特 定条件下以衍射形式恢复所存储的信息。三维