光存储的主要特点

发布时间:2021-11-07 阅读量:244

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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;第二,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;

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。

 

光盘及存储类型

光盘类型通常有:只读存储光盘(ROM, Read only memory)、一次写入光盘(WORM, Write once read memory )、可擦重写光盘(Rewrite)、直接重写光盘(Overwrite)

只读存储光盘

激光束被聚焦成~1um光点,光盘的凹坑一般宽度为0.4um,深度为读出光波长l/4,约为0.11um,螺旋线型的纹迹间距为1.67um

经过调制的激光束以不同的功率密度聚焦在甩有光刻胶的玻璃衬盘上,使光刻胶曝光,之后经过显影、刻蚀、制成主盘(又称母盘,master),再经喷镀、电镀等工序制成副盘(又称印膜,stamper),然后再经过“2P”注塑形成ROM光盘。

衬盘甩胶:对玻璃等衬盘进行精密研磨、抛光后进行超声清洗,得到规格统一、表面清洁的衬盘;在此光盘上滴以光刻胶,放入高速离心机中甩胶,以在衬盘表面形成一层均匀的光刻胶膜;取出放入烘箱中进行前烘,以得到与衬底附着良好且致密的光刻胶膜。

调制曝光:将膜片置入高精度激光刻录机中,按预定调制信号进行信息写入。

显影刻蚀:若为负性光刻胶,不曝光部分脱落,于是信息道出现符合调制信号的信息凹坑,凹坑的形状、深度、及坑间距与携带信息有关。这种携带有调制信息的凹凸信息结构的盘片就是主盘。由于此过程中所用的光刻胶一般为正性,因而所得主盘为正像主盘。

喷镀银层:在主盘表面喷镀一层银膜。这层银膜一方面用来提高信息结构的反射率,以便检验主盘的质量,另一方面,还作为下一步电镀镍的电极之一。

电镀镍层:在喷镀银的盘片表面用电解的方法镀镍,使得主盘上长出一层厚度符合要求的金属镍膜。

将上述盘片经过化学处理,使得镍膜从主盘剥脱,形成一个副盘。上述主盘每一个都可用通过(5)(6)步骤的重复,制得若干个副像子盘-副盘;而每一副盘又都可以通过(5)(6)步骤的重复,制得若干个正像子盘。

将上述所得正像或副像子盘作为“印膜(stamper)”加工中心孔和外圆后装入“2P”喷塑器中,经进一步的“2P”复制过程来制作批量ROM光盘。

总的来讲,只读存储光盘的记录介质是光刻胶,记录方式是用声光调制的氩离子激光器将信息刻录在介质上,然后制成主盘及副盘,再用副盘作为原模,大量复制视频录像盘或数字音像唱片。

一次写入光盘

一次写入光盘是利用激光光斑在存储介质的微区产生不可逆的物理化学变化进行信息记录的盘片,其记录方式主要有以下几种:

烧蚀型:存储介质可以是金属、半导体合金、金属氧化物或有机染料。利用介质的热效应,是介质的微区熔化、蒸发,以形成信息坑孔。

起泡型:存储介质由聚合物-高熔点金属两层薄膜组成。激光照射使聚合物分解排出气体,两层间形成的气泡使上层薄膜隆起,与周围形成反射率的差异而实现信息的记录。

熔绒型:存储介质用离子刻蚀的硅,表面呈现绒状结构,激光光斑使照射部分的绒面熔成镜面,实现反差记录。

合金化型:用Pt-SiRh-SiAu-Si制成双层结构,激光加热的微区熔成合金,形成反差记录。

相变型:存储介质多用硫属化合物或金属合金制成薄膜,利用金属的热效应和光效应使被照微区发生非晶到晶相的相变。

可擦重写光盘

可擦重写光盘从记录介质写、读、擦的机理来讲,主要分为两大类:

相变光盘:这类光盘采用多元半导体元素配制成的结构相变材料作为记录介质膜,利用激光与介质膜相互作用时,激光的热和光效应导致介质在晶态与玻璃态之间的可逆相变来实现反复写、擦要求,可分为热致相变光盘和光致相变光盘。

磁光盘:这类光盘采用稀土-过渡金属合金制成的磁性相变介质作为记录薄膜,这种薄膜介质具有垂直于薄膜表面的易磁化轴,利用光致退磁效应以及偏置磁场作用下磁化强度取向的正或负来区别二进制中的“0”或“1”。

可擦重写相变光盘的原理

RW相变光盘是利用记录介质在两个稳定态之间的可逆相结构变化来实现反复的写和擦。常见的相结构变化有下列几种:1、晶态Ⅰ晶态Ⅱ之间的可逆相变,这种相变反衬度太小,没有使用价值。2、非晶态Ⅰ非晶态Ⅱ之间的可逆相变,这种相变的反衬度亦太小,没有实用价值。3、发生玻璃态晶态之间的可逆相变,这种相变有实用价值。

存储原理与过程:近红外波段的激光作用在介质上,能加剧介质结构中原子、分子的振动,从而加速相变的进行。因此近红外激光对介质的作用以热效应为主。

信息的记录:对应介质从晶态C向玻璃态G的转变。选用功率密度高、脉宽为几十至几百钠秒的激光脉冲,使光斑微区因介质温度刹那间超过熔点Tm而进入液相,再经过液相快淬完成达到玻璃态的相转变。

信息的读出:用低功率密度、短脉冲的激光扫描信息道,从反射率的大小辨别写入的信息。 一般介质处在玻璃态(即写入态)时反射率小,处在晶态(擦除态)时反射率大,在读出的过程中,介质的相结构保持不变。

信息的擦除:对应介质从玻璃态G向晶态C的转变。选用中等功率密度、较宽脉冲的激光,使光斑微区因介质温度升至接近Tm处,再经过成核-生长完成晶化。在此过程中,光诱导缺陷中心可以成为新的成核中心,因此,由于激光作用使成核速率、生长速度大大增加,从而导致激光热晶化比单热晶化速率高。

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