实例
二 光存储技术的发展历程
影像的发展是和光存储产品的发展息息相关，更高的影像容量催生了更大存储空间 的存储产品，而后者又促进了更高分辨率影像的普及，两者是相辅相成，相互促进 的关系。从光存储的鼻祖——CD面世，再到其进化版本VCD，随后的DVD，直到 如今的蓝光和HD DVD，其间二十余年的发展历程，光存储得到了飞速的发展，其 存储容量也越来越大。在这里就带大家回顾一下光盘的发展历程。

VCD的全称为Video Compact Disc（视频压缩盘片），是一种在光盘上 存储视频信息的全动态、全屏播放的视频标准。影音光盘标准由索尼、 飞利浦、JVC、松下等电器生产厂商联合于1993年制定，属于数字光盘 的白皮书标准。 其与CD的区别在于实现了影像化，并加入了MPEG-1视 频压缩技术，用来存储影像资料，由于VCD和CD的比特率相当，其容量 也与CD一致。由于专注于影像存储，随着容量更大的DVD的出现， VCD现在已经趋于淘汰。
在2003年的DVD论坛上，东芝联合NEC共同推出的AOD（Advanced Optical Disc）被确定为下一代光存储规格，并更名为HD DVD（High Definition DVD即“高清晰度DVD”或“高画质DVD” ），其原理和蓝光差不多，也是 利用波长405nm的蓝色激光来读取和写入信息。 HD DVD最大优点是其兼容度。虽然原则上旧有的DVD播放机无法播新 蓝光影片，但目前已开发的Hybrid复合盘片采单面双层，一层是DVD（ 4.7GB），另一层是HD DVD（15GB），新旧播放机都能使用。对计算机用 户来说，HD DVD空白片（可录HD DVD）价格低，数据备份市场较实用。 HD DVD采与现行DVD相同的0.6mm光盘结构，现有生产设备只要略加改变 ，马上就能生产。
1994年的春天，美国好莱坞的七大电影公司联合成立的组织“HDVA Group”，考虑 到数字化的高画质电视将在家庭中逐渐普及，家庭化的数字高品质影片将有极大的 市场潜力，便联合提出了DVD的概念。1994年12月，Philips和Sony为首的阵营，与 Toshiba和Time Warner为首的阵营开始了DVD规格之争，直到1995年12月，在美国电 影和计算机厂商的大力敦促下，终于达成统一规格。DVD采用650纳米波长的红光 读写器 进行读写操作。 最常见的DVD，即单面单层DVD的资料容量约为VCD的7倍，这是因为DVD和 VCD虽然同样是使用红色激光来读取光盘片中的资料，但由于DVD的光学读取头所 产生的光点较小，将原本0.85μm的读取光点大小缩小到0.55μm，因此在同样大小的 盘片面积上，DVD资料储存的密度便可成倍提高。 目前蓝光和HD DVD的下一代存储标准之争还没有结果，凭借其低廉的售价和 广泛的市场认知度，DVD在一段时间内还将是市场的主流。
一 二 三 四 五
什么是光存储 光存储技术的发展历程 光存储技术的特点 光存储技术的原理 光存储新技术
一 什么是光存储
光存储是由光盘表面的介质影响的，光盘上有凹凸不平的小 坑，光照射到上面有不同的反射，再转化为0、1的数字信号 就成了光存储。在实际操作中，数据通常都是以二进制数据 形式存储信息的，所以首先要将信息转化为二进制数据。写 入时，将主机送来的数据编码，然后送入光调制器，这样激 光源就输出强度不同的光束，这样，信息就得以保存。 一次性记录的CD-R光盘主要采用（酞菁）有机染料，光盘烧 录时，激光就会对在基板上涂的有机染料，进行烧录，直接 烧录成一个接一个不能恢复的的“坑”，这也就意味着此光盘 不能重复擦写；而对于可重复擦写的CD-RW而言，所涂抹的 是某种碳性物质，当激光在烧录时，就不是烧成一个接一个 的"坑"，而是改变碳性物质的极性，通过改变碳性物质的极 性，来形成特定的"0"、"1"代码序列。这种碳性物质的极性 是可以重复改变的，这也就表示此光盘可以重复擦写。
光学头读写过程如下图所示
3光电检测器
光电检测二极管将从光盘表面反射回的激光束转换为电信 号 ，由电信号强弱的变化，便可检测出该信号是来自光盘 的凹区、凸区还是两区交界处，并得到聚焦误差、光道跟 踪误差及速度误差等，从而由伺服控制系统进行实时调整 。
4．伺服控制系统
在光盘驱动器中，有三个基本伺服控制系统：聚 焦伺服系统、径向光道跟踪伺服系统和光盘转速 控制系统。 (1)聚焦伺服系统的目的是进行自动聚焦 (2)径向光道跟踪伺服系统的目的是使激光束始终 落在光盘的光道上。 (3)光盘转速控制系统的目的是用来控制光盘的转 速。
（1）进一步缩小记 录单元是发展高密度光存储的有效途径，最具代表 性的就是超分辨率近场结构存储。随着精密技术及弱信号处理等相关技 术的进步，信息的记录单元将逐渐减小到单原子或分子量级； （2）采用数字式记录作为最基本和最有效的记录方式； （3）采用并行读写逐步代替串行读写，从而提高数据的读取传输率。 体全息存储的一个固有特性就是具有并行读写功能，这是体全息存储被 普遍重视的原因之一； （4）改善寻址方法，发展无机械寻址功能，提高随机寻址速度； （5）加强超高密度光存储记录材料的基础研究仍是解决超高密度存储 和超快速响应等问题的关键，主要方向是开发适于光致模式的超高密度 近场光存储 的有机介质。 另外，光存储技术的原理是光与记录介质之间的相互作用。记录介质的 性能对记录密度和读写速度具有举足轻重的影响。因此，寻求具有新的 读写原理、灵敏度和分辨力更高的记录材料，也是未来提高存储容量和 存储速度的必然要求。为此，许多科技工作者进行了并正进行着不懈的 努力，例如，郑晨溪提出细菌视紫红质可在光存储中应，尚永辉等提出 杂环偶氮染料薄膜的全息光存储，陆子凤等提出偶氮苯衍生物的全息光 存储等。
（5）光盘信息可以方便地复制，这个特点使光盘记录的信息寿命实际上 为无限长。同时，简单的压制工艺，使得光存储的位信息价格低廉，为光 盘产品的大量推广应用创造了必要的条件。 当然，光存储技术也有缺点和不足。光学头无论体积还是质量，都还不能 与磁头相比，这影响光盘的寻址速度，从而影响其记录速度。一般地说， 光盘读写速度还比磁盘低。而由于光盘的记录密度如此之高，盘片上极小 的缺陷也会引起错误。光盘的原生误码率比较高，使得光盘系统必须采用 强有力的误码校正措施，从而增加了设备成本。光存储存在的技术问题， 有的已经或正在解决，有的成为研究的重要课题。在科学技术不断进步的 过程中，光存储的性能必将进一步完善和提高。
5:存储介质
第1层是盘基层，这一层较厚，一般是PC(polycarbonate)塑 料 制成。PC塑料又分很多档次，著名品牌的产品一般都采用高级 材料，这样可以保证整张基板具有良好的光学特性和强劲的张 力，即使在高温、高湿情况下也不易变形，有效避免了数据损 毁。 第2层是染料层(dye)，肩负着记录数据的重要职责，不允许有一 点问题。优质的染料具有极好的高感度，使得盘片在刻录和读 取都非常顺畅，有效延长刻录机与光驱的寿命，并且资料储存 的时间与稳定性上也更胜一筹。 第3层是反射层，目前CD-R盘片基本上都是用银代替黄金来制 造的。由于技术提升，两种反射层其实品质是一致的。
基本结构
1：激光器
光存储技术应用的激光器有气体激光器和半导体 激光两种。但是由于气体激光器的体积限制， 现在基本采用半导体激光器作为光存储的光源。
2:光学头
光学头是光驱中最关键的部件。 主要包括： (1)聚光透镜:将激光器发出的光束聚焦 为直径小于1微米的光点 (2)光检测器：对读出的光信号进行检测 (3)分光镜：把入射和读出光束以及反射 的检测光分离开 (4)聚焦与信道跟踪伺服系统：保证光束正确聚焦到盘片的对应 位置
四 光存储技术的发展趋 势及展望
记录密度高是光存储技术最突出的特点，也是用作计算机外设最具吸引力的 方面。但是随着科学技术的发展和制造工艺的改善，磁记录技术也在不断取 得新的进展。目前，与磁盘相比，光盘单机的存储容量已无绝对优势，而存 取速度差距并无明显缩小。因此，提高记录密度，从而提高光存储的容量， 以及提高读写速度是光存储技术研究工作的主要方向。 超高密度光存储技术代表着信息存储的发展方向，国内外竞争的非常激烈。 相对于国外的发展态势，国内仍然存在一定的差距。光存储方向的研究，是 为了满足日益发展的信息技术的需要，所以，各种存储技术都是以提高存储 容量、密度、可靠性和数据传输率作为主要发展目标。目前，全息体存储、 蓝光存储以及基于超分辨率近场结构存储是主要的研究方向。其中，蓝光技 术作为第三代光存储技术，即将成为数字视频传播等领域的主流技术。从长 远来看，只有将蓝光技术进行扩展，即与多阶、超分辨近场结构、多波长等 技术相结合才能进一步扩大存储容量，适应未来发展的需要。光存储的发展 趋势是：从二维光存储到多维光存储，从光热存储到光子存储，从远场光学 存储到近场光学存储。具体发展方向主要着重于以下几个方面：
三 光存储技术的特点
（1）记录密度高、存储容量大。光盘存储系统用激光器作光源。由于激光的相 干性好，可以聚焦为直径小于0.001mm的小光斑。用这样的小光斑读写，光盘的 面密度可高达107bit/cm2~108bit/cm2。一张CD-ROM光盘可存储3亿个汉字。我国 花了14年方才出版齐的中国百科全书共1.2×108多万字，也就是说，全部的百科 全书还装不满一张CD-ROM光盘。 （2）光盘采用非接触式读写，光学读写头与记录盘片间通常有大约2mm的距离 。这种结构带来了一系列优点：首先，由于无接触，没有磨损，所以可靠性高、 寿命长，记录的信息不会因为反复读取而产生信息哀减；第一，记录介质上附有 透明保护层，因而光盘表面上的灰尘和划痕，均对记录信息影响很小，这不仅提 高了光盘的可靠性，同时使光盘保存的条件要求大大降低；第二，焦距的改变可 以改变记录层的相对位置，这使得光存储实现多层记录成为可能；第四，光盘片 可以方便自由的更换，并仍能保持极高的存储密度。这既给用户带来使用方便， 也等于无限制的扩大了系统的存储容量。 （3）激光是一种高强度光源，聚焦激光光斑具有很高的功率，因而光学记录能 达到相当高的速度； （4）易于和计算机联机使用，这就显著地扩大了光存储设备的应用领域；