光电信息存储技术.ppt

光电信息存储技术 光电信息存储技术是一种非接触的写入和读出，其原理是利用材料的某种性质对光敏感的特性，当带有信息的光照射材料时，该性质即发生改变，且能够在材料中记录这种改变，从而就实现了光信息的存储。当用激光对存储材料读取信息时，读出光的性质随存储材料性质的改变而发生相应的变化，于是就能实现对已存储的光信息的读取。 与传统的磁存储技术相比有如下特点：(1)理论估计光储存的面密度为1/?2(其中?是用于光存储的波长)的数量级，存储的体密度可达1/?3，因而数据存储密度高、容量大；(2)磁存储的信息一般只能保留2～3年；而光存储只要其介质稳定，寿命一般在10年以上，因而寿命长；(3)用光读/写和擦除是非接触式的，不会磨损和划伤存储介质，这不仅延长了存储寿命，而且使存储介质易于更换、移动，从而更容易实现海量存储；(4)由于光存储密度高，其信息位价格低，可比磁记录低几十倍；(5)由于是光，并行程度高，更不受电磁干扰等。 1、光盘存储技术 第一代光盘存储的光源用GaAlAs半导体激光器，波长为0.78 ?m(近红外)，5寸光盘的存储容量为0.76 GB，即CD系列光盘；第二代光盘存储的光源用GaAlInP激光器，波长为0.65 ?m(红光)，存储容量为4.7 GB，即数字多功能光盘(DVD)系列；第三代光盘存储已经兴起，使用GaN半导体激光器，波长为0.41?m(蓝光)，存储容量可达27 GB，为高密度数字多功能光盘，即HD-DVD光盘(蓝碟)。20世纪80年代后期出现的磁光盘(MOD) 和20世纪90年代初期出现的相变光盘(PCD) 也已经进入实用时期。 用光电检测器接收反射回来的被信息点调制的光强，则输出信号的电流ΔI可表示为 ΔI=STEOR(x，y) (9-1) 式中，EO为入射于介质膜上的激光束光强；T为由介质膜到光电检测器的光传输效率；S为光电检测器的灵敏度；R(x，y)是膜面反射率，它是信息点位置的函数，随凹坑的有无呈二值化变化。式(9-1)表明，光盘存储是以记录介质表面的反射率R为信息的载体，通过在薄膜介质上高密度的空间调制实现信息存储的。光电信息电流除用做数据信号经解调后变为再现信息之外，还用来实现为光盘正常工作所必须的循迹跟踪和调焦控制。一种基本的光盘存储系统，如图9-2所示。光盘是在衬底上淀积了记录介质及其保护膜的盘片，在记录介质表面沿螺旋形轨道，以信息斑的形式写入大量的信息(见图9-3)，其记录轨道的密度达1000道/mm左右。 1.2、光盘存储的类型 1、只读式光盘(第一代光盘)存储技术 只读式存储(Read only Memory，ROM)光盘的记录介质主要是光刻胶，记录方式是先将信息刻录在介质上制成母盘，然后进行模压复制大量子盘。这种光盘只能用来播放已经记录在盘片上的信息，用户不能自行写入。它只能用来再现由专业工厂事先复制的信息，不能由用户自行追加记录，所以也称为专用再现光盘。如激光数字唱盘CD、电视录像盘及在CD唱盘基础上开发的CD-ROM盘。CD-ROM光盘不仅可交叉存储大容量的文字、声音、图形和图像等多种媒体的数字化信息，而且便于快速检索，因此CD-ROM驱动器已成为多媒体计算机中的标准配置之一。 2、一次写入式光盘(第二代光盘)存储技术 由于CD-ROM是只读式光盘，因此无法利用它对数据进行备份和交换，更不可能制作自己的CD、VCD或CD-ROM节目。CD-R是CD Recordable的英文简称，中文简称刻录机。CD-R也是CD-WO(Write Once)，就是只允许写一次，写完以后，记录在盘上的信息无法被改写，但像CD-ROM一样，在CD-ROM驱动器和CD-R驱动器上被反复地读取多次，所以也称为一写多读式光盘。 ? 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。一般，它可分如下三类：① 图像存储光盘。记录介质为碲碳合金，数据传输率为1 Mb。日本NEC公司的N7921光盘组的容量为48000 Mb。数据传输率为0.785 Mb/s。② 编码存储光盘。记录介质为碲硒合金，有较高的数据传输率、较低的误码率。如美国STC公司1984年提供的产品其数据传输率为24Mb/s，误码率为10-12，容量为40 000 Mb。日立1986年提供的301子系统，一台计算机可连接4台驱动器，误码率为10-12，容量为20 800 Mb，平均存取时间为250 ms。③ 电视存储光盘。记录介质是碲的氧化物，容量为11 200 Mb，可存储彩色图像3万幅以上。有的产品可存储X光图像。 一写多读式光盘存储的优点是：① 存储密度高，容量大(5.25英寸光盘可存储几万幅彩色的数字图像)。② 光盘的可靠性极高；③ 录有图像的盘片可以从光驱中取出，并保存到安全的地方；