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第三章 光記錄,3 光 記 錄,本節(jié)要點(diǎn)提示 光記錄的發(fā)展歷程 光記錄的基本原理 光盤(pán)的特點(diǎn) 光盤(pán)的分類 光盤(pán)的格式標(biāo)準(zhǔn),引 言,相對(duì)于利用磁通變化和磁化電流進(jìn)行讀和寫(xiě)的磁盤(pán) 人們把利用光學(xué)方式讀寫(xiě)信息的光學(xué)存儲(chǔ)介質(zhì)圓盤(pán)稱為光盤(pán)!,一、光記錄的發(fā)展歷程,20世紀(jì)70年代初,荷蘭飛利浦(Philips)公司的研究人員開(kāi)始使用激光光束來(lái)進(jìn)行記錄和重放信息的研究 1972年9月,荷蘭Philips公司向國(guó)際新聞界展示了第一張激光視盤(pán)和光盤(pán)系統(tǒng): LD (Laser Vision Disc) 第一次實(shí)現(xiàn)了信息存儲(chǔ)技術(shù)由磁記錄方式向光記錄方式的轉(zhuǎn)變! 從而造就了一個(gè)新興的產(chǎn)業(yè) CD生產(chǎn)制造業(yè),光記錄從20世紀(jì)70年代發(fā)展起來(lái),以其極大的存儲(chǔ)容量和低廉的存儲(chǔ)價(jià)格,適應(yīng)了信息時(shí)代信息存儲(chǔ)量日益劇增的要求 光記錄技術(shù)發(fā)展到20世紀(jì)80年代,在聲視領(lǐng)域內(nèi)廣泛應(yīng)用,包括激光唱盤(pán)和激光視盤(pán)等 現(xiàn)今,光盤(pán)已成為最主要的計(jì)算機(jī)外部存儲(chǔ)設(shè)備之一,并廣泛應(yīng)用于電子出版物存儲(chǔ)等等,二、光記錄的基本原理,光記錄技術(shù)是一種通過(guò)光學(xué)方法寫(xiě)入和讀出數(shù)據(jù)的數(shù)字存儲(chǔ)技術(shù) 它利用激光能聚焦成能量高度集中的極小光點(diǎn)的特性,將這種高能量的光點(diǎn)照射到記錄介質(zhì)上,使介質(zhì)的微小區(qū)域發(fā)生物理和化學(xué)變化,以產(chǎn)生一個(gè)標(biāo)記! 比磁存儲(chǔ)有更高的存儲(chǔ)容量!,1. 信息的“寫(xiě)入”,將要存儲(chǔ)的信息(模擬量&數(shù)字量),通過(guò)調(diào)制激光聚焦成直徑為1m左右的微小光點(diǎn) 能量高度集中到存儲(chǔ)介質(zhì)上,使介質(zhì)的光照微區(qū)發(fā)生物理或化學(xué)變化 導(dǎo)致該微區(qū)的某種光學(xué)性質(zhì)(如折射率、反射率)與四周的介質(zhì)形成較大的對(duì)比,以實(shí)現(xiàn)存儲(chǔ),2. 信息的“讀出”,用另一束低功率密度的激光掃描信息軌道 其反射光的變化通過(guò)光電器件檢測(cè)、解調(diào),以取出存儲(chǔ)的信息 這就是信息的“讀出”過(guò)程,三、光盤(pán)的特點(diǎn), 存儲(chǔ)密度高且容量大 單張CD光盤(pán)一般容量都在650MB以上; 單張DVD光盤(pán)一般單面容量4.7GB,雙面8.5GB; 藍(lán)光DVD單面單層容量可達(dá)27GB(相當(dāng)13小時(shí)普通電視節(jié)目或2小時(shí)高清晰度電視節(jié)目),雙層則54GB(可以刻錄長(zhǎng)達(dá)8小時(shí)的 高清晰電影) 數(shù)據(jù)保存時(shí)間長(zhǎng) 光盤(pán)的記錄介質(zhì)封在兩層保護(hù)膜中 激光存、取過(guò)程為非接觸式,無(wú)磨損 因此光盤(pán)壽命很長(zhǎng),可達(dá)10年以上,甚至50年!, 數(shù)據(jù)傳輸?shù)乃俣雀?一般數(shù)據(jù)傳輸速率可達(dá)幾幾十兆字節(jié)/秒 攜帶方便,價(jià)格低廉等 常見(jiàn)的光盤(pán)外徑為120mm,中心有一個(gè)15mm直徑的孔 光盤(pán)重量一般為 14g 18g 存儲(chǔ)密度高且易于大量復(fù)制,價(jià)格低廉,附:常見(jiàn)光盤(pán)規(guī)格,120 型光盤(pán) 尺寸:外徑 120mm、內(nèi)徑 15mm;厚度:1.2mm 容量:DVD4.7GB;CD650MB/700MB/800MB/890MB 80 型光盤(pán) 尺寸:外徑 80mm,內(nèi)徑 21mm;厚度:1.2 mm 容量:39-54MB 不等 異型光盤(pán) 尺寸: 可定制;厚度: 1.2mm 容量: 50MB/87MB/140MB/200MB,80 型光盤(pán),異形光盤(pán),四、光盤(pán)的分類,第一代光盤(pán)CD Compact Disc 光盤(pán) 第二代光盤(pán)DVD 初期指“Digital Video Disc”(數(shù)字視頻光盤(pán)) 目前指“Digital Versatile Disc”(數(shù)字多用光盤(pán)) DVD是CD/LD/VCD的后繼產(chǎn)品,業(yè)界公認(rèn)為新一代的存儲(chǔ)技術(shù),1. CD的分類 按功能分, 只讀光盤(pán) CD-ROM CD-ROM(Compact Disc-Read Only Memory) 只讀型存儲(chǔ)器,用戶只能讀出信息 一次寫(xiě)入式光盤(pán) CD-R CD-R( Compact Disc-recordable) WORM(Write Once Read Many) 適用于為長(zhǎng)期保存的數(shù)據(jù)作不可擦除的一次性寫(xiě)入 可擦寫(xiě)光盤(pán)CD-RW CD-RW(Compact Disc-Rewritable) 可反復(fù)擦寫(xiě)的光盤(pán),最理想最有前途,但價(jià)格較高,CD的分類 按用途分,音頻光盤(pán) 即CD唱盤(pán)和MD唱盤(pán) CD唱盤(pán)具有信噪比高,失真小,無(wú)抖晃等優(yōu)點(diǎn) 可以實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量的聲音記錄和重放 視頻光盤(pán) 包括LD視盤(pán)和CD視盤(pán)系列 LD 視盤(pán)具有圖像清晰,音質(zhì)優(yōu)良等特點(diǎn) CD 視盤(pán)包括 VCD 和 DVD-Video 數(shù)據(jù)光盤(pán) 以 Photo CD為代表 由柯達(dá)和菲利普公司于1992年聯(lián)合開(kāi)發(fā)成功,2. DVD的分類,DVD有五種格式: DVD-VIDEO DVD-ROM DVD-R DVD-RAM DVD-AUDIO,DVD 歸結(jié)為三大類,只讀式DVD(DVD-ROM) DVD Video 屬于只讀式DVD,用于觀看電影和其他可視娛樂(lè),總?cè)萘靠蛇_(dá)17GB DVD Audio最新的音頻格式比標(biāo)準(zhǔn)CD的保真度好一倍 可記錄式DVD(DVD-R) 用戶使用DVD-R只能寫(xiě)入一次 可擦重寫(xiě)式DVD(DVD-RAM) 這使DVD可以用做虛擬硬盤(pán),能隨機(jī)存取 可以重寫(xiě)100000次,五、CD光盤(pán)的格式標(biāo)準(zhǔn),光盤(pán)格式標(biāo)準(zhǔn) CD光盤(pán)的格式標(biāo)準(zhǔn)包括對(duì)數(shù)據(jù)格式、編碼方法、物理尺寸等多方面的說(shuō)明 名稱的由來(lái) 由于記載各種光盤(pán)標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)范文本的封面用不同的顏色加以區(qū)別,人們也就習(xí)慣于將光盤(pán)的標(biāo)準(zhǔn)以其文本封面的顏色來(lái)劃分,名稱的由來(lái),CD光盤(pán)的信號(hào)面呈現(xiàn)燦爛的彩虹色彩,即: 紅red;橙orange;黃yellow;綠green; 青indigo;藍(lán)blue;紫violet 有時(shí)將青藍(lán)合二為一,分為六色; 但是光盤(pán)標(biāo)準(zhǔn)封面未用紫色,而使用白色,理由不得而知,1) 紅皮書(shū)標(biāo)準(zhǔn)(Red Book),由Philips和Sony公司于1980年聯(lián)合制定 第一個(gè)CD標(biāo)準(zhǔn),是其他CD標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)! 它是用于數(shù)字唱盤(pán)CD-DA的標(biāo)準(zhǔn) 描述了CD-DA的信息和編碼格式,還定義了CD-DA的尺寸、物理結(jié)構(gòu)、編碼和錯(cuò)誤校正方法等,以保證CD-DA高保真的聲音效果。 遵循紅皮書(shū)標(biāo)準(zhǔn)的光盤(pán)可以在任意激光唱機(jī)中播放,絕大多數(shù)CD-ROM驅(qū)動(dòng)器也支持該標(biāo)準(zhǔn),由于扇區(qū)邊界的額外消耗,光盤(pán)上文件占用的實(shí)際空間通常大于其原文件的大?。?光盤(pán)的容量是用單倍速(150KB/秒)計(jì)算的,一張光盤(pán)可以存儲(chǔ)74分鐘音樂(lè)或650MB數(shù)據(jù); 換算方法: 74分*60秒*150KB 666000KB 650MB,2) 黃皮書(shū)標(biāo)準(zhǔn)(Yellow Book),它是由Philips和Sony于1983年制定的CD-ROM數(shù)據(jù)光盤(pán)標(biāo)準(zhǔn) 該標(biāo)準(zhǔn)使得音頻、動(dòng)畫(huà)、圖像和程序混合起來(lái)的應(yīng)用在CD-ROM上得以實(shí)現(xiàn) 它定義了3中類型的光道 CD-DA光道:用于存儲(chǔ)音頻數(shù)據(jù); CD-ROM Mode1:用來(lái)存儲(chǔ)計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù) CD-ROM Mode2:用來(lái)存儲(chǔ)音頻數(shù)據(jù)、靜止圖像或電視圖像數(shù)據(jù),3) 黃皮書(shū)擴(kuò)展(Yellow Book Advanced),該標(biāo)準(zhǔn)在CD-ROM的基礎(chǔ)上又增加了一種新光道,即CD-ROM/XA(CDROM extended Architecture)光道 它是針對(duì)CD-ROM Mode2的擴(kuò)展,使得能在CD-ROM/XA一條光道上存儲(chǔ)計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)、音頻數(shù)據(jù)、圖像數(shù)據(jù)、電視圖像數(shù)據(jù)等,黃皮書(shū)增強(qiáng)版的最大優(yōu)勢(shì) 可以交錯(cuò)地存放數(shù)據(jù)或音像 保證不同類型的數(shù)據(jù)能同步讀出 避免音像同傳時(shí)產(chǎn)生的斷續(xù)現(xiàn)象 CD-ROM/XA存儲(chǔ)格式提供了更快的訪問(wèn)速度,能以30幀/秒的速度回放全屏圖像和同步聲音,4) 綠皮書(shū)標(biāo)準(zhǔn)(Green Book),1987年,由Philips和Sony公司制定 針對(duì)交互式光盤(pán)CD-I(CD-interactive)的標(biāo)準(zhǔn) CD-I交互式光盤(pán)集高質(zhì)量的圖、文、音、視頻等于一體 根據(jù)該標(biāo)準(zhǔn)生產(chǎn)的CD-I光盤(pán)在專用播放器中播放,在播放過(guò)程中,可根據(jù)用戶指令提取圖像數(shù)據(jù),參加節(jié)目劇情的編寫(xiě)等,實(shí)現(xiàn)交互操作 主要面向教育、家庭娛樂(lè)、電子出版物、卡拉ok和計(jì)算機(jī)游戲等,5) 橙皮書(shū)標(biāo)準(zhǔn)(Orange Book),橙皮書(shū)是黃皮書(shū)的擴(kuò)展,于1989年制定 該標(biāo)準(zhǔn)包含兩個(gè)部分: 第一部分定義了CD-MO格式,如同軟盤(pán)一樣可以隨意擦寫(xiě),但不能在CD-ROM驅(qū)動(dòng)器上重放,這是磁光盤(pán)致命的問(wèn)題 第二部分定義了CD-WO(CD-Write Once)一次性寫(xiě)入光盤(pán),可在現(xiàn)行CD-ROM驅(qū)動(dòng)器上讀出 該標(biāo)準(zhǔn)包含了CD-R可刻錄光盤(pán)的標(biāo)準(zhǔn) CD-R按不同的數(shù)據(jù)格式寫(xiě)入不同的信息,即稱為不同用途的光盤(pán),如:CD-DA,CD-I等,6) 白皮書(shū)標(biāo)準(zhǔn)(Write Book),1993年,由Philips和Sony公司制定 由綠皮書(shū)標(biāo)準(zhǔn)演化而來(lái),采用CD-ROM/XA格式,主要應(yīng)用于全動(dòng)態(tài)音、視頻信息的存儲(chǔ) 目前,VCD(Video CD,視頻CD)均采用白皮書(shū)標(biāo)準(zhǔn)格式 一張120mm的VCD光盤(pán),單面可存儲(chǔ)長(zhǎng)達(dá)70min的數(shù)字化視頻圖像和立體聲伴音,7) 藍(lán)皮書(shū)標(biāo)準(zhǔn)(Blue Book),藍(lán)皮書(shū)標(biāo)準(zhǔn)于1996年制定,是關(guān)于數(shù)字多用視盤(pán)DVD的規(guī)格標(biāo)準(zhǔn),包括: DVD-ROM 的 Book A標(biāo)準(zhǔn); DVD-Video 的 Book B標(biāo)準(zhǔn); DVD-Audio 的 Book C標(biāo)準(zhǔn); DVD-R 的 Book D標(biāo)準(zhǔn) DVD-RAM 的 Book E標(biāo)準(zhǔn),3-2 CD光盤(pán),本節(jié)要點(diǎn)提示 只讀式光盤(pán)CD-ROM 一次寫(xiě)入式光盤(pán)CD-R 可擦式光盤(pán)CD-RW,一、只讀式光盤(pán)CD-ROM,1. CD-ROM的結(jié)構(gòu),1.CD-ROM的結(jié)構(gòu),CD-ROM的徑向截面結(jié)構(gòu)分為三層:,小常識(shí),注意正確拿起光盤(pán)方式! 把光盤(pán)記錄面朝向自己, 最表面的就是基板! 要特別注意保護(hù)基板面, 沾上指紋、灰塵或劃傷盤(pán)片會(huì)影響數(shù)據(jù)的讀出 雖然光驅(qū)有糾錯(cuò)機(jī)制,但是若糾錯(cuò)時(shí)間較長(zhǎng),會(huì)降低系統(tǒng)的性能!,2.CD-ROM的讀取原理,只讀式光盤(pán)的導(dǎo)入?yún)^(qū)、信息區(qū)和導(dǎo)出區(qū),光盤(pán)的凹坑結(jié)構(gòu),讀取原理,從只讀式光盤(pán)上讀取信息時(shí),入射的激光束對(duì)光道上模壓形成的凹坑進(jìn)行掃描 當(dāng)光束掃描到凹坑的邊緣時(shí),反射率發(fā)生了變化,表示二進(jìn)制數(shù)字“1”; 在凹坑內(nèi)或非凹坑部分,均表示數(shù)字“0”; 通過(guò)光電探測(cè)器件產(chǎn)生分別代表0和1的電信號(hào),經(jīng)過(guò)處理后輸出!,3.CD-ROM的制作,只讀式光盤(pán)的制作,大致分為四個(gè)步驟: 原版盤(pán)的預(yù)制作 原版盤(pán)和壓模的制作 復(fù)制成盤(pán) 質(zhì)量檢測(cè), 原版盤(pán)的預(yù)制作,對(duì)于數(shù)據(jù)資料 先將存儲(chǔ)于不同存儲(chǔ)介質(zhì)上的數(shù)據(jù)資料,轉(zhuǎn)移到計(jì)算機(jī)硬盤(pán)上; 再將硬盤(pán)上的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成符合 ISO 9660 CD-ROM 邏輯格式國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)的文件! 對(duì)于影音資料 先將“模擬音/視頻”轉(zhuǎn)換成“數(shù)字音/視頻” 將音/視頻的數(shù)字信號(hào)經(jīng)過(guò)MPEG壓縮,再經(jīng)過(guò)多重通道混合后存儲(chǔ)!, 原版盤(pán)和壓模的制作,原版盤(pán) 把預(yù)處理后的數(shù)據(jù)刻錄在玻璃盤(pán)上,刻錄好的玻璃盤(pán)即稱為原版盤(pán) 原版盤(pán)的制作流程 A涂布:在有機(jī)玻璃盤(pán)上均勻涂布光刻膠,并干燥。 B曝光:在高精度激光刻錄機(jī)中,被錄信息轉(zhuǎn)換為調(diào)制激光束照射光刻膠,進(jìn)行曝光。 C顯影:曝光區(qū)被腐蝕掉,形成“信息凹坑”,未曝光區(qū)保持原狀,即為“陸地”,制成原版盤(pán)!,D噴鍍銀層 在原版盤(pán)上噴鍍銀層,一方面為了提高反射率,另一方面為下一工序做電極 E電鍍鎳層 在原版盤(pán)上形成具有一定厚度的金屬鎳模,制成壓模 壓模表面留有與原版盤(pán)完全相反的印記,即為負(fù)像盤(pán) F主副盤(pán)分離 經(jīng)化學(xué)處理后,原版盤(pán)(主盤(pán))與壓模(副盤(pán))分離,工藝流程,副盤(pán):壓模,主盤(pán):原版盤(pán), 復(fù)制成盤(pán),將光致聚合溶液壓注到印模和襯盤(pán)之間; 待溶液均勻分布后,用紫外光照射,使聚合物中的單體混合物,在光的聚合作用下,固化在襯盤(pán)上; 取出襯盤(pán),在有信息坑的一面鍍銀或金作為反射層; 從而制成“成品盤(pán)”!, 質(zhì)量檢測(cè),CD-ROM 的質(zhì)量檢測(cè)包括: 光盤(pán)幾何尺寸的度量 光盤(pán)的光學(xué)質(zhì)量檢查 光盤(pán)的格式、編碼和讀出數(shù)據(jù)誤差 經(jīng)檢查合格的光盤(pán),印上商標(biāo)和標(biāo)簽!,二、一次寫(xiě)入式光盤(pán)CD-R,CD-R(CD-Recordable) 只允許寫(xiě)一次,寫(xiě)完之后即不允許擦除再寫(xiě),因此又叫做Write Once Read Many一次性寫(xiě)入多次讀出式光盤(pán) 第一個(gè)CD-R驅(qū)動(dòng)器 1990年由雅馬哈公司推出,1. CD-R光盤(pán)的結(jié)構(gòu),CD-R盤(pán)片的結(jié)構(gòu)和CD-ROM基本相同: 上層是保護(hù)層,底層是聚碳酸酯PC層 兩者的區(qū)別僅在中間層: CD-ROM是用 “鋁”層 作為反射層 CD-R是用 “金” 層作為反射層 由此,CD-R 盤(pán)片又稱“金盤(pán)”! 此外,在CD-R盤(pán)片的金膜和底層之間還有一層染料層,染料按其結(jié)構(gòu)可將其分為花青、酞菁、偶氮類化合物等,小常識(shí),CD-R、CD-RW光盤(pán)按染料層的不同,可以分為: 1) 綠盤(pán) 記錄層為“花青”;在黃金反射層的反光下,盤(pán)面呈綠色; 制造商有TDK、Ricoh(理光)、Mitsubishi(三菱) 2) 藍(lán)盤(pán) 記錄層為偶氮類化合物,在銀反射層反光下盤(pán)面呈水藍(lán)色 制造商有Verbatim和Mitsubishi,小常識(shí),3) 金盤(pán) 記錄層為“酞菁”,接近淡黃色,在金反射層下呈金黃色; 制造商有Mitsui Toatsu、Kodak(柯達(dá)) 4) 紫盤(pán) (CD-RW) 采用特殊材料制成,具有類似紫玻璃的顏色,CD-R盤(pán)片結(jié)構(gòu),2.CD-R的工作原理,CD-R記錄原理,CD-R增加了一層有機(jī)染料作為記錄層 如何進(jìn)行信息記錄? 當(dāng)寫(xiě)入激光束聚焦后照射到記錄層上時(shí),有機(jī)染料被加熱后,有一部分被熔解掉,形成代表信息的凹坑!,“凹坑”的區(qū)別,CD-R盤(pán)面的凹坑與CD-ROM的凹坑類似,不同之處在于: CD-ROM盤(pán)上的凹坑是用壓模壓出來(lái)的; CD-R盤(pán)上的凹坑是利用激光能量在匯聚的微區(qū)內(nèi),使光盤(pán)存儲(chǔ)介質(zhì)產(chǎn)生不可逆的物理化學(xué)變化而得到的!,三、可擦式光盤(pán)CD-RW,CD-RW簡(jiǎn)介 Compact Disc-Rewritable 1996年初,Ricoh(理光)、Philips(飛利普)、Sony(索尼)、Yamaha(雅馬哈)、Hewlett-Packard(HP,惠普) 以及 Mitsubishi(三菱) 化學(xué)公司建立了一個(gè)工業(yè)論壇,發(fā)布了CD-RW格式標(biāo)準(zhǔn) 1996年,Ricoh(理光)公司推出了業(yè)界第一款CD-RW驅(qū)動(dòng)器,型號(hào)為MP6200S,CD-RW的分類,從存儲(chǔ)介質(zhì)的寫(xiě)、讀、擦機(jī)理看,主要有磁光盤(pán)和相變盤(pán)兩大類: 1 相變光盤(pán) Phase Change Disk 2 磁光盤(pán) Magneto Optical Disc,1. 相變光盤(pán),相變光盤(pán) Phase Change Disk 1971年,研究人員發(fā)現(xiàn) 硫族(硫、硒、碲)半導(dǎo)體合金構(gòu)成的相變材料具有光存儲(chǔ)效應(yīng)!,(1)光盤(pán)結(jié)構(gòu),相變光盤(pán)的盤(pán)片包括:保護(hù)層、反射層、介電層、記錄層、介電層、基層! 相變關(guān)盤(pán)結(jié)構(gòu)圖:,反射層(AL合金),第二電介質(zhì)層,第一電介質(zhì)層,記 錄 層,保護(hù)層,基板(PC),(2)工作原理,相變材料 硫族(硫、硒、碲)半導(dǎo)體合金 光存儲(chǔ)效應(yīng) 相變材料在不同功率密度和脈寬的激光作用下,會(huì)發(fā)生可逆相變: 晶相 非晶相 晶 相:指原子規(guī)則排列狀態(tài) 非晶相:指原子不規(guī)則排列狀態(tài),可逆的相變導(dǎo)致這類材料的某種物理或化學(xué)性質(zhì)(如:反射率、折射率等)也發(fā)生相應(yīng)的可逆變化! 相變光盤(pán)的信息寫(xiě)入和擦除正是對(duì)應(yīng)于這種可逆的相變來(lái)實(shí)現(xiàn)的! 下面來(lái)進(jìn)行具體分析:,工作原理簡(jiǎn)述,“寫(xiě)入”過(guò)程 寫(xiě)入激光:激光功率較高、脈寬較短; 材料相變:晶相 非晶相 “擦除”過(guò)程 擦除激光:激光功率較低、脈寬較長(zhǎng); 材料相變:非晶相 晶相 “讀出”過(guò)程 采用不會(huì)引起材料相變的低功率密度激光照射相變材料,通過(guò)檢測(cè)反射率來(lái)讀取信息!,激光致熱相變過(guò)程(圖),Tg Tm 溫度,熱量,A,B,C,D,E,F,Tm:熔點(diǎn) Tg:玻璃化溫度,晶 相,非晶相,液態(tài) 固態(tài),液 態(tài),驟 冷, 信息存儲(chǔ)過(guò)程,信息存儲(chǔ)過(guò)程,即激光致熱相變過(guò)程: 對(duì)應(yīng)介質(zhì)從晶相 A 向非晶相 F 的轉(zhuǎn)變過(guò)程: A D : 功率高、脈寬短的激光照射在晶相A上,使光斑微區(qū)因介質(zhì)溫度剎那間超過(guò)熔點(diǎn)Tm而進(jìn)入液相,一直到D D F : 激光照射后,液相迅速冷卻,經(jīng)過(guò)DCE的冷卻狀態(tài),完成到非晶相的相轉(zhuǎn)變,使介質(zhì)上的光照微區(qū)進(jìn)入非晶相,形成存儲(chǔ)斑痕F; 存儲(chǔ)介質(zhì)的其他部分(非光照區(qū))仍為晶相!,如何表示“0”&“1”,以反射率為例 “1”對(duì)應(yīng) “非晶相” 反射率 光照區(qū)域存儲(chǔ)斑痕的反光率是存儲(chǔ)介質(zhì)處于非晶相時(shí)的反射率,視為“1”; “0”對(duì)應(yīng) “晶相” 反射率 非光照區(qū)域的反射率是存儲(chǔ)介質(zhì)處于晶相時(shí)的反射率,視為“0”, 信息擦除過(guò)程,信息擦除 信息擦除是介質(zhì)從“非晶相晶相”的轉(zhuǎn)變過(guò)程 擦除過(guò)程原理 選用中等功率密度、較寬脈沖的激光照射在存儲(chǔ)斑痕F的光斑微區(qū)上 光斑微區(qū)的溫度升高,經(jīng)過(guò)E,在玻璃化溫度Tg以上,通過(guò)“成核生長(zhǎng)”,原子結(jié)構(gòu)發(fā)生重新排列,轉(zhuǎn)變?yōu)榫Щ臓顟B(tài) 存儲(chǔ)斑痕消失,即擦除信息!, 信息讀出過(guò)程,信息的讀出 信息的讀出是低功率密度、短脈寬的激光掃描信息道,從反射率的大小來(lái)讀出之前寫(xiě)入的信息 “1”:介質(zhì)處在非晶相的存儲(chǔ)斑痕區(qū)域時(shí),反射率小,即為“1”; “0”:介質(zhì)處在晶相區(qū)域時(shí),反射率大,即為“0”! 在讀出過(guò)程中,介質(zhì)的相結(jié)構(gòu)不變,(3)相變光盤(pán)的特點(diǎn),優(yōu)點(diǎn): 驅(qū)動(dòng)器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,光頭重量輕,易集成化; 易與CD-R兼容,價(jià)格便宜; 信號(hào)強(qiáng)度大,信號(hào)電平比磁光盤(pán)高; 缺點(diǎn): 數(shù)據(jù)傳輸速率受晶相轉(zhuǎn)變速度的影響,晶化速度慢,則擦除時(shí)間較長(zhǎng); 重寫(xiě)次數(shù)有限!,2. 磁光盤(pán),磁光盤(pán)(Magneto Optical Disc) 磁光盤(pán)是20世紀(jì)80年代末發(fā)展起來(lái)的新一代存儲(chǔ)記錄媒體 容量包括:230MB、650MB和1.3GB 磁光盤(pán)遵從“橙皮書(shū)”(Orange Book)標(biāo)準(zhǔn),(1)磁光盤(pán)結(jié)構(gòu),盤(pán)片結(jié)構(gòu) 包括:保護(hù)層、反射層、介電層、記錄層、介電層、基層,保 護(hù) 層,反射層(AL),電介質(zhì)層,記 錄 層,電介質(zhì)層,PC 基板,(2)存儲(chǔ)原理,磁光記錄是利用激光與磁場(chǎng)的相互作用來(lái)實(shí)現(xiàn)信息的寫(xiě)入、讀出和擦除功能! 形成記錄的磁粒子(小磁鐵)相對(duì)于記錄面成垂直排列(垂直磁記錄方式) 在磁光記錄中,對(duì)信號(hào)的記錄和抹除都是將激光照射在記錄介質(zhì)上,使其局部溫度升高 與此同時(shí),再?gòu)耐獠渴┘哟艌?chǎng)使該處的磁疇取向改變來(lái)記錄或抹除信息, 信息記錄過(guò)程,磁光(M-O)存儲(chǔ)記錄原理: 在一定溫度下,如果在磁記錄介質(zhì)的表面上加一強(qiáng)度低于該介質(zhì)矯頑力的磁場(chǎng),則不會(huì)發(fā)生磁通翻轉(zhuǎn),也就不能記錄信息 利用激光照射磁性薄膜,被照射處溫度上升,矯頑力下降,在外加磁場(chǎng)HR的作用下發(fā)生磁通翻轉(zhuǎn),使該處的磁場(chǎng)方向與外加磁場(chǎng)HR一致,可視為寄存“1” 而不被照射或HR小于矯頑力處可視為寄存“0”,信 息 記 錄 原 理, 信息擦除過(guò)程,抹除信息和記錄信息的原理一樣,外加一個(gè)和記錄方向相反的磁場(chǎng) 對(duì)已記錄信息的介質(zhì)用激光束照射,使照射區(qū)反方向磁化,從而恢復(fù)到記錄前的磁化狀態(tài), 信息讀出過(guò)程,讀出信息 磁光記錄中利用克爾效應(yīng)實(shí)現(xiàn)光學(xué)讀出 根據(jù)磁化介質(zhì)的相互作用,這種效應(yīng)表現(xiàn)為光的偏振態(tài)的變化 反射時(shí),克爾效應(yīng)使偏振光的偏振面發(fā)生較小的轉(zhuǎn)動(dòng) 根據(jù)磁化方向不同,轉(zhuǎn)動(dòng)的方向可正可負(fù) 從而代表介質(zhì)上的記錄的“0”、“1”信息,(3)磁光盤(pán)特點(diǎn),反復(fù)重寫(xiě)的次數(shù)可達(dá)100萬(wàn)次,使用靈活方便; 非易失性存儲(chǔ),具有較強(qiáng)的抗震與耐沖擊能力,安全性極高; 幾乎沒(méi)有破壞數(shù)據(jù)和驅(qū)動(dòng)器的可能! 非接觸讀/寫(xiě)技術(shù),無(wú)磨損,壽命長(zhǎng); 存儲(chǔ)密度高,容量大; 平均存取時(shí)間和數(shù)據(jù)傳輸速率中等!,3-3 DVD,一、DVD概述 DVD 初期指“Digital Video Disc(數(shù)字視頻光盤(pán)) 目前指“Digital Versatile Disc”(數(shù)字多用光盤(pán)) DVD光盤(pán)是CD光盤(pán)高密度化的產(chǎn)物 采用MPGE-2視頻壓縮技術(shù),1.DVD的發(fā)展歷程,1994年12月,以Philips和Sony為首的,與以Toshiba和Time Warner為首的兩大陣營(yíng)開(kāi)始了DVD規(guī)格之爭(zhēng): 他們分別提出了兩個(gè)不兼容的HDCD規(guī)格 HDCD 高密度光盤(pán) (High Density Compact Disc),1995年9月,兩大陣營(yíng)終于達(dá)成了統(tǒng)一DVD標(biāo)準(zhǔn)的協(xié)議: 索尼公司做出了重大的關(guān)鍵性的讓步,放棄了自己的光盤(pán)結(jié)構(gòu),同意采取東芝公司獨(dú)具匠心且較為先進(jìn)的雙盤(pán)對(duì)接的光盤(pán)結(jié)構(gòu) 東芝公司則相應(yīng)的在數(shù)據(jù)信號(hào)的調(diào)制、處理等部分技術(shù)向擁有豐富的CD生產(chǎn)和開(kāi)發(fā)經(jīng)驗(yàn)的索尼妥協(xié),1997年4月,DVD論壇成立,全稱為DVD Forum! 其前身是1995年底成立的DVD聯(lián)盟(DVD Consortium)由十家DVD主力廠商組成: 日立、松下、三菱、飛利浦、先鋒、 索尼、湯姆遜、時(shí)代-華納、東芝和JVC,2、CD與DVD的區(qū)別, 規(guī)格尺寸方面 從外觀和尺寸方面來(lái)看,DVD盤(pán)與現(xiàn)在廣泛使用的CD盤(pán)沒(méi)有什么差別: 直徑均為 120 mm 厚度均為 1.2 mm 但是數(shù)據(jù)記錄區(qū)域的尺寸卻不同:, 光道及凹坑結(jié)構(gòu),CD 數(shù)據(jù)軌道相距1.6um; 最小凹坑直徑0.83um; DVD 數(shù)據(jù)軌道相距0.74um 最小凹坑直徑0.4um;, 激光光源的選擇,CD 常規(guī)的CD播放機(jī)和CD-ROM驅(qū)動(dòng)器采用波長(zhǎng)為780nm的不可見(jiàn)紅外光來(lái)讀出盤(pán)上的信息 DVD DVD刻錄機(jī)和播放機(jī)使用波長(zhǎng)為635/650nm的激光光源,3.DVD的生產(chǎn)過(guò)程,DVD光盤(pán)的生產(chǎn)制作過(guò)程包括: 刻板、復(fù)制、檢測(cè)和印刷包裝四個(gè)步驟 在整個(gè)光盤(pán)的生產(chǎn)制作過(guò)程中,對(duì)前兩步的要求也是最為嚴(yán)格,刻板和復(fù)制都必須在無(wú)塵環(huán)境下進(jìn)行 下面,我們以著名光盤(pán)生產(chǎn)廠商錸德集團(tuán)為例,了解DVD光盤(pán)生產(chǎn)的過(guò)程,DVD 生產(chǎn)流程,4.DVD的盤(pán)片結(jié)構(gòu),DVD-5的盤(pán)片結(jié)構(gòu)圖(單面單層) DVD-10的盤(pán)片結(jié)構(gòu)圖(雙面單層),盤(pán)片結(jié)構(gòu),DVD-9的盤(pán)片結(jié)構(gòu)圖(單面雙層) DVD-18的盤(pán)片結(jié)構(gòu)圖(雙面雙層),盤(pán)片結(jié)構(gòu),二、藍(lán)光DVD,藍(lán)光(Blu-ray)DVD 又稱藍(lán)光光盤(pán)(Blu-ray Disc,BD),Blu-ray = BlueRay,為何叫“藍(lán)光”?,緣何得名? BD利用波長(zhǎng)較短(405nm)的藍(lán)色激光讀取和寫(xiě)入數(shù)據(jù),因此而得名! BD是DVD之后的下一代光碟格式之一,用以: 高品質(zhì)的影音資料 大容量的數(shù)據(jù)資料 的儲(chǔ)存之用!,1.BD的發(fā)展歷程,1998年,飛利浦與索尼公司率先發(fā)表了下一代光盤(pán)的技術(shù)論文,并著手開(kāi)發(fā)單面單層實(shí)現(xiàn)23GB25GB存儲(chǔ)的技術(shù)方案 2002年2月19日,以索尼、飛利浦、松下為核心,聯(lián)合日立、先鋒、三星、LG、夏普和湯姆遜共同發(fā)布了0.9版的Blu-rayDisc(簡(jiǎn)稱BD)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。Blu-ray是BlueRay(藍(lán)光)的意思 因此2002年2月19日正式表明下一代DVD候選人藍(lán)光盤(pán)的誕生!,2003年,藍(lán)光激光頭達(dá)到投產(chǎn)水平; 2006年開(kāi)始出現(xiàn)投放市場(chǎng)的藍(lán)光產(chǎn)品: 2006年,索尼、先鋒、三星等公司都發(fā)布了其藍(lán)光技術(shù)與藍(lán)光產(chǎn)品,并且都提出了自己的藍(lán)光計(jì)劃!,BD在中國(guó)的發(fā)展,2006年7月19日,明基第一個(gè)推出了其成型的藍(lán)光產(chǎn)品! 因此,將2006年視為“藍(lán)光元年”! 2007年底,索尼公司在中國(guó)推出第一款配置藍(lán)光DVD的高清播放器,從而開(kāi)啟了藍(lán)光在中國(guó)商業(yè)化的運(yùn)作! 這款DVD售價(jià)高達(dá)5000RMB; 同款產(chǎn)品在北

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