第五章 光存储器件.ppt

第五章第五章光光存储器 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 1um 2, 因而记录密度可高达 10 7 ~ 10 8 bit/cm 2, 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 CD ( Compact 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 ,厚 ,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