什么是光存储技术

　　光存储技术利用光子与物质的作用，将各种信息如图像、语言、文字以及相关数据记录下来，需要时再将其读出的存储技术。光存储具有寿命长、非接触式读/写、信息位的价格低等优点，随着光量子数据存储技术、三维体存储技术、近场光学技术、光学集成技术的发展，光存储技术必将在下一世纪成为信息产业中的支柱技术之一。

 

光存储技术的原理

　　光存储技术是用激光照射介质，通过激光与介质的相互作用使介质发生物理、化学变化，将信息存储下来的技术。其基本物理原理是：存储介质受到激光照射后，介质的某种性质(如反射率、反射光极化方向等)发生改变，介质性质的不同状态映射为不同的存储数据，存储数据的读出则通过识别存储单元性质的变化来实现。
　　目前得到广泛应用的CD光盘、DVD光盘等光存储介质以二进制数据的形式来存储信息。信息写入过程中，将编码后的数据送入光调制器，使激光源输出强度不同的光束。调制后的激光束通过光路系统，经物镜聚焦照射到介质上。存储介质经激光照射后被烧蚀出小凹坑，所以在存储介质上存在被烧蚀和未烧蚀两种不同的状态，分别对应两种不同的二进制状态0或1。读取信息时，激光扫描介质，在凹坑处入射光不返回，无凹坑处入射光大部分返回。根据光束反射能力的不同，将存储介质上的二进制信息读出，再将这些二进制代码解码为原始信息。

高清晰光存储技术现状

　　随着高清晰度电视系统的出现及使用，更高画面质量和音质节目的出现意味着需要更大容量和更高性价比的物理载体。国内外相继推出了各种高清晰度光盘技术方案，如采用红光技术的EVD、NVD、FVD和采用蓝光技术的BD、HD DVD、CBHD。
　　(1)EVD
　　EVD(Enhanced Versatile Disk)是我国企业联合研发的基于红光技术的光存储技术。代表企业为北京阜国数字技术有限公司(开发EVD主体系统)、今典环球公司(负责EVD片源的供应)、新科电子公司(最先推出EVD影碟机的厂商)。EVD的主要特点是：在不改变DVD物理格式的前提下，使用部分新的音视频编码技术，如在视频部分EVD可使用MPEG-2、H.264、WMV-9、AVS等，在音频方面使用EVD独有的EAC音频编码技术。
　　(2)NVD
　　NVD(Next generaiton Versatile Disc)是由武汉邮科院、华中科技大学、武汉国家光盘中心、武汉光谷等联合研发的具有自主知识产权的新一代红光高清光盘系统，是使用红光技术并且能够播放高清节目的视盘播放系统。NVD的容量为12GB和15GB，采用先进的编码技术如MPEG-4、WMV-9、H.264等。其物理格式与DVD不兼容。
　　(3)FVD
　　FVD亦称HD-FVD(High Definition Forward Versatile Disc)，是台湾前瞻光储存研发联盟的29家公司及单位合作开发的新型红光高画质激光视盘系统。目前FVD第一代已有单面单层5.4GB，及单面双层9.4GB两种存储容量的产品，未来FVD将开发出具有单面三层的光盘产品，其容量将高达15GB。FVD视频编码采用了微软的WMV-9，在版权保护技术上采用了自主的AES技术。
　　(4)BD
　　BD(Blu-ray Disc)采用的是波长为405nm的蓝紫光技术。盘片容量为单面单层25GB、双层50GB，双面单层50GB、双层100GB。BD采用的是MPEG-2、MPEG-4、H.264和WMV-9视频编码，音频则采用了Dolby Digital、DTS和LPCM编码，可选Dolby Digital Plus、无损的Dolby TrueHD和DTS HD，最近还加入了我国自主知识产权的DRA。蓝光盘的容量大，添加了硬质塑料或聚合物外壳，盘片的保护性好；与现有DVD不兼容，制作成本较高，播放机的价格也较贵。
　　(5)HD DVD
　　HD DVD也采用蓝紫光技术，盘片容量为单面单层15GB、双层30GB，双面单层30GB、双层60GB。HD DVD采用MPEG-4、H.264、WMV-9和MPEG-2视频编码，音频采用Dolby Digital Plus、DTS、Dolby Digital和MPEG Audio等有损编码和LPCM、MLP和DTS HD等无损编码。HD DVD兼容现有DVD，生产成本也较低。

光存储技术的关键技术

　　1.高密、高效、高速的母盘刻录技术
　　采用短波激光和大数值孔径的物镜，可使道间距减小，比特长度减小，从而可提高光盘的刻录密度；采用脉宽调制，可显着提高记录效率。
　　2.DVD单面盘的精密注塑及双盘的封装技术
　　将DVD母盘、模板生产线挑选出的合格模板，用精密注塑机注塑成形，制得的DVD半成品经适当冷却，送入溅射室，根据不同要求，分别溅射金或铅，然后进行粘合剂旋涂、封装、紫外光固化、在线检测、商标印刷等，制成DVD只读光盘。
　　3.光盘记录介质
　　DVD-RAM光盘是否稳定可靠，记录介质是关键，而材料设计能否满足高速存储的要求，又取决于记录介质能否在两个稳定态之间实现快速可逆相变。国内外传统相变介质材料设计都是基于激光的热效应，信息写入用液相快淬实现；信息的擦除用晶核形成、晶粒长大来完成。由于热效应是能量积累过程，写入一个比特需较长时间，约几十纳秒，而且介质在经历几十万次的写／擦循环后会出现信噪比下降的热疲劳。随着记录激光采用短波长，激光的热效应逐渐减弱，而激光光子的激发作用变得突出；所以新的材料设计基于激光的光效应。对半导体类型介质来讲，写入一个比特只要几十皮秒，使记录速率获得数量级的提高。这种基于非线性光学双稳态变化效应的记录介质称为光双稳态记录介质，它可以是无机材料，也可以是有机材料或无机-有机复合材料。

光存储技术的特点

　　（1）存储密度高
　　信息的存储密度表征单位面积或单位体积 可存储的二进制位数（bit/cm2，bit/cm3），用 以表示各种存储方法的性能指标。
　　电子存储器的存储密度约104－106 bit/cm2 ，即使是 超大规模集成电子存储器也不会超过106 bit/cm2 。
　　光学存储器的理论极限值： 面存储密度为1/λ2 ；体存储密度为1/λ3 。 按λ=500 nm 计算，存储密度为 1 Tbit/cm3。
　　（2）并行程度高
　　光子之间不会相互作用，因而光计算的并行 处理能力远远高于电子计算。提供并行输入输 出和数据传输。
　　（3）抗电磁干扰
　　光子不荷电，抗电磁干扰。
　　（4）存储寿命长