第五章 光存储器件.ppt

第五章光存储器
光存储器工作原理
数字化光盘与可擦写光盘
资料的存储、分析、检索和传播,需要高密度、大容量的存储介质和管理系统。
目前计算机的主要外存储器:磁存储技术。即利用磁通变化和磁化电流进行读写的磁记录技术。
但信息的多媒体化,人们需要处理的不仅是数据、文字、声音、图像,而且是活动的和高清晰的图像(占用巨大的存储空间)。磁存储难以满足这一要求。光学存储技术以其极大的存储容量和低廉的存储价格,给信息界带来了巨大的希望。
与磁存储相比,光盘存储具有以下特点:
1)存储密度高。因使用相干性好的激光为光源,聚焦成直径约1um的光点进行记录,存储一位信息所需的介质面积仅约为1um2,因而记录密度可高达107~ 108bit/cm2,是普通磁盘的10到100倍。
2)存储寿命长。一般在10年以上,而磁存储是3到5年。
3)信息的信噪比高。信息的信噪比一般可达50dB以上,且经多次读出的音质和图像的清晰度不降低。
3)非接触式读/写信息。这是光盘存储器所具有的独特性能。读/写光点是用透镜将激光束聚焦而成,光盘机中光头与光盘间距有1~2mm,光头不会磨损和划伤盘面,因此光盘可以自由更换。
不足之处:光学头无论体积还是重量,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。
根据性能和用途,光盘存储器大致可分为以下三种类型:只读式、只写一次式、可擦式(或可逆式)。
光存储器工作原理
一、光盘驱动器的结构
点划线内部分是由激光二极管、光学元件和光检测组成的光学读/写头,即光学头,简称光头。
二、光学头
光学头相当于磁盘驱动器的磁头,是信息读出和写入的通道。
体积和重量都较大,严重影响寻址速度。
1)普通光学头
2)分离式光学头
减少光学头可移动部分的重量。两者间通过光纤耦合。
3)全息光学头
全息元件具有分束、焦点误差检测和跟踪误差检测三种功能的复合功能元件,且不受光源波长变化的影响。
4)集成光学头
利用光栅分束和抛物面形波导镜面组成的集成光头。它把从光源到检测、分束、会聚等功能都集成为模块。
信号通过误差检验与校正电路和编码电路,去直接调制LD的输出。
调制的光经聚焦透镜(NA ~ )会聚成直径约1um的光点。
光盘旋转,有一定长度和间隔的记录光脉冲就在介质上形成一连串的物理标志(如凹坑)。
三、光盘的读/写原理
1)信息写入
2)信息读出
LD加一较低的直流电压,同样经过光学系统成为读出光点,依数据道上有和无标志,反射光的强度受到调制。
数据道上无凹坑,读出光被反射回物镜;有凹坑,因其深度为λ/4,故从凹坑和周围反射的光程差λ/2而相消,不能返回。
根据反射光强依有无凹坑变化的原理,就可读出光盘上记录的凹坑信号。由光检测器转变为电信号,由数据检测、译码和误差检验和校正电路,至光盘存储系统的输出部位。
一、CD
pact Disc-Digital Audio,即小型数字化音频唱片CD-DA),也称激光唱片。
数字化光盘与可擦写光盘
CD产生于八十年代初,直径120mm,,单面记录75分钟的音乐。
三层结构
{
聚碳酸酯(PC)衬底:
铝(Al)反射层:
紫外线(UV)固化胶:
信息凹坑在注塑中从印模中复制
反射780nmLD激光束
保护铝反射层免被氧化