光信息处理[第6章]概要.pptx





《光信息处理[第6章]概要.pptx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《光信息处理[第6章]概要.pptx(51页珍藏版)》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。
1、6.1 6.1 引引 言言信息传播信息传播 烽火烽火 结绳记数结绳记数 书籍文字书籍文字 照相术照相术 磁盘、光盘磁盘、光盘 光学存储光学存储信息源信息源传送器传送器信信 道道接收器接收器加工处理加工处理存存 储储使用终端使用终端信息信息编码编码信号信号解码解码信信息息信息传输框图信息传输框图第1页/共51页 传统的信息存储方法传统的信息存储方法 缩微照相技术缩微照相技术 利用普通照相法把图像缩微利用普通照相法把图像缩微 面积大,存储量小,难与现代通信设备联机面积大,存储量小,难与现代通信设备联机电路存储纸带存储 磁性材料存储存储密度小,用时长,数据传输速率低存储密度小,用时长,数据传输速率低
2、 数字存储技术数字存储技术 把图像转变为数字信号存储把图像转变为数字信号存储 第2页/共51页 光学存储光学存储 主要指与计算机和其他通信系统联机的海量存储技术主要指与计算机和其他通信系统联机的海量存储技术与传统的磁性存储技术相比,光学存储有以下特点:与传统的磁性存储技术相比,光学存储有以下特点:存储密度高;存储密度高;并行程度高;并行程度高;抗电磁干扰;抗电磁干扰;存储寿命长;存储寿命长;非接触读非接触读/写信息;写信息;信息位价格低廉。信息位价格低廉。第3页/共51页光学存储的分类光学存储的分类光学打点式存储光学打点式存储页面并行式存储页面并行式存储面存储(二维存储)面存储(二维存储)体存
3、储(三维存储)体存储(三维存储)位置选择存储位置选择存储频率选择存储频率选择存储第4页/共51页 从原理上讲,只要材料的某种性质对光敏感,在被信息调制过的光束照射下,能产生物理、化学性质的改变,并且这种改变能在随后的读出过程中使读出光的性质发生变化,都可以作为光学存储的介质。光学存储介质光学存储介质 照相胶片;照相胶片;重铬酸盐明胶;重铬酸盐明胶;光敏聚合物;光敏聚合物;光刻胶;光刻胶;热塑薄膜;热塑薄膜;光折变材料;光折变材料;光致变色材料;电子俘获材料;双光子吸收材料;磁光材料;相变材料。第5页/共51页 存储器件性能指标存储器件性能指标 容量(密度);容量(密度);写入(存储)和读出(提
4、取)数据的传输速率;写入(存储)和读出(提取)数据的传输速率;存取等待时间;存取等待时间;持久性(使用期和保存期);持久性(使用期和保存期);误码率和噪声特性;误码率和噪声特性;符号间干扰和串扰;符号间干扰和串扰;可否直接重写;可否直接重写;非破坏性读出和选择性擦除;非破坏性读出和选择性擦除;功耗和热耗散要求;功耗和热耗散要求;器件和存储系统的成本。器件和存储系统的成本。第6页/共51页6.2 6.2 光盘存储光盘存储一一.光盘存储原理光盘存储原理 激光经聚焦后可在记录介质中形成极微小的光照微区,使光照部分发生物理、化学变化,从而使光照微区的某种光学性质(反射率、折射率或偏振特性等)与周围介质
5、有较大反衬度,以实现信息的存储。光盘是在衬盘上淀光盘是在衬盘上淀积了记录介质及其保护积了记录介质及其保护膜的盘片。膜的盘片。光盘记录斑光盘记录斑第7页/共51页信息“写入”:将要存储的信息通过调制激光聚焦到记录介质上,使介质的光照微区发生物理、化学变化以实现信息的存储。信息“读出”:用低功率密度激光扫描信息轨道,其反射光通过光电探测器检测、解调以取出所要的信息。第8页/共51页 光盘是按位存储的二维存储介质。光盘是按位存储的二维存储介质。优点优点 存储密度高(光盘道距仅存储密度高(光盘道距仅1 m,而磁盘道距为,而磁盘道距为10 m)抗电磁干扰、存储寿命长、非接触读写、信噪比高;抗电磁干扰、存
6、储寿命长、非接触读写、信噪比高;缺点缺点 机械运动寻址方式、按位存储的特性,限制了数据传机械运动寻址方式、按位存储的特性,限制了数据传 输速率的进一步提高。输速率的进一步提高。第9页/共51页二二.光盘的类型光盘的类型按不同功能可划分为四种:按不同功能可划分为四种:(1)只读存储光盘(ROM,Read Only Memory)(2)一次写入光盘(WORM,Write Once Read Memory)(3)可擦重写光盘()可擦重写光盘(Rewrite)(4)直接重写光盘()直接重写光盘(Overwrite)第10页/共51页(1)只读存储光盘(ROM,Read Only Memory)ROM
7、只能用来播放记录在盘片上的信息,用户只能只能用来播放记录在盘片上的信息,用户只能读取,不能自行写入。读取,不能自行写入。激光刻录示意图激光刻录示意图 视频录像盘(视频录像盘(VD盘)、数字音响唱盘(盘)、数字音响唱盘(CD盘)都属于盘)都属于只读存储光盘。只读存储光盘。第11页/共51页(2)一次写入光盘(WORM,Write Once Read Memory)WORM 利用聚焦激光在介质的微区产生不可逆的物利用聚焦激光在介质的微区产生不可逆的物理和化学变化写入信息的盘片,具有写、读两种功能,用理和化学变化写入信息的盘片,具有写、读两种功能,用户可自行一次写入,但信息一经写入便不可擦除,也不能
8、户可自行一次写入,但信息一经写入便不可擦除,也不能反复使用。反复使用。WORM 的写入过程主要是利用激光的热效应,其记的写入过程主要是利用激光的热效应,其记录方式多种多样:录方式多种多样:烧蚀型烧蚀型起泡型起泡型熔绒型熔绒型合金型合金型相变型相变型信息坑第12页/共51页(3)可擦重写光盘()可擦重写光盘(Rewrite)可擦重写光盘是可擦重写光盘是利用记录介质在两个稳定态之间的可逆利用记录介质在两个稳定态之间的可逆变化来实现反复的写入与擦除。这类光盘除用来写、读信变化来实现反复的写入与擦除。这类光盘除用来写、读信息外,还可将已经记录在光盘上的信息擦去,然后再写入息外,还可将已经记录在光盘上的
9、信息擦去,然后再写入新的信息;但写、擦需要两束激光、两次动作完成。新的信息;但写、擦需要两束激光、两次动作完成。玻璃态晶态可逆相变可逆相变写入信息时,记录介质从写入信息时,记录介质从晶态晶态进入进入玻璃态;玻璃态;擦除信息时,记录介质从擦除信息时,记录介质从玻璃态玻璃态回到回到晶态。晶态。激光热致可逆相变可由近红外脉冲激光或短波激光脉冲引起。激光热致可逆相变可由近红外脉冲激光或短波激光脉冲引起。记录介质:相变材料;磁光材料 第13页/共51页(4)直接重写光盘()直接重写光盘(Overwrite)直接重写光盘可直接重写光盘可用一束激光、一次动作录入信息,也就用一束激光、一次动作录入信息,也就是
10、在写入新信息的同时自动擦除原有信息,无须两次动作。是在写入新信息的同时自动擦除原有信息,无须两次动作。特点 类型记录介质记录介质物理效应物理效应直接重写直接重写相变光盘相变光盘相变型相变型存储介质存储介质光致快速晶化光致快速晶化直接重写直接重写磁光光盘磁光光盘磁光磁光型型存储介质存储介质写入:热磁反转写入:热磁反转读出:克尔磁光效应读出:克尔磁光效应第14页/共51页三三.光盘存储器光盘存储器 光盘存储器是在光盘已经设计定型、各项性能参数都已确定的情况下,特定盘片的驱动器。光盘读取和检索信息的功能,要靠光盘驱动器实现。存储器存储器性性 能能只读存储只读存储一次写入一次写入可擦重写可擦重写直接重
11、写直接重写记录方式记录方式2P记录记录大量复制大量复制烧蚀记录烧蚀记录相变记录相变记录相变记录相变记录磁光记录磁光记录相变记录相变记录光学系统光学系统单束光单束光读读 出出单束光单束光写、读写、读双束光双束光一束擦除一束擦除一束写、一束写、读(先擦读(先擦后写)后写)单束光单束光读、写、读、写、擦(写的擦(写的同时自动同时自动擦除)擦除)实际应用实际应用 视频录像视频录像盘、数字盘、数字音响唱盘音响唱盘计算机外存计算机外存文档、资料存储与检索系统文档、资料存储与检索系统各类光盘存储器的性能各类光盘存储器的性能第15页/共51页光盘存储器的组成光盘存储器精密光学系统电子学电路伺服控制系统提供高质
12、量读出光束引导检索出的光信号产生信息读出信号、再现盘片格式化地址信号、检测光盘聚焦误差信号和跟踪误差信号实现光束高精度跟踪第16页/共51页光盘存储器的光学系统光源 半导体激光器光学头聚焦物镜单(双)光束系统半导体激光器特点特点 体积小、结构简单,价格便宜,易于集成;体积小、结构简单,价格便宜,易于集成;优点优点 工作电压低;电能转换效率高;功耗低;可靠工作电压低;电能转换效率高;功耗低;可靠性高、寿命长;可用写入信号直接调制激光输出,不性高、寿命长;可用写入信号直接调制激光输出,不需另加光调制器。需另加光调制器。第17页/共51页光学头 包括聚焦物镜和从光源到物镜的一套光学元件的组合,称包括
13、聚焦物镜和从光源到物镜的一套光学元件的组合,称为光学探测头,简称光学头。为光学探测头,简称光学头。光学头可分为光学头可分为单光束系统单光束系统和和双光束系统双光束系统:1.光源;2、3.透镜;4.偏振分束器;5.1/4波片;6.反射镜;7.聚焦物镜;8.光盘;9.分束镜;10.透镜;11.读出探测器;12.透镜;13.聚焦、跟踪误差探测器 单光束系统的光路示意图第18页/共51页o光(全反射)光(全反射)12、3整形整形准直准直4方解石方解石e光(线偏光)光(线偏光)5.1/4波片圆偏偏振光圆偏偏振光6、7反射、聚焦反射、聚焦8光盘光盘5.1/4波片经经7、6返回返回线偏光线偏光(旋转(旋转9
14、0)4方解石方解石o光、全反射光、全反射9分束镜分束镜10会聚会聚11读出光读出光探测器探测器 1213聚焦、跟踪聚焦、跟踪误差探测器误差探测器 会聚会聚单光束系统的光路示意图 单光束系统采用一单光束系统采用一束激光一套光路进行束激光一套光路进行信息写信息写/读,适合于只读,适合于只读光盘存储器和一次读光盘存储器和一次写入光盘存储器。写入光盘存储器。第19页/共51页双光束系统的光路示意图1.写/读激光器(0.83 m);2.准直镜;3.组合棱镜;5.二向色反射镜;7.直角棱镜;11.刀口;12.读出探测器;13.聚焦、跟踪误差探测器;14.擦除激光器(0.78 m);15.准直镜;16.组合
15、棱镜;17.偏振分束器;18、19.正负柱面透镜;20.聚焦透镜;21.探测器写/读光 路:由器件 18、1013 构成;擦 除光 路:由器件 1419、58、2021 构成。双光束系统用于可擦重写光盘存储器。双光束系统用于可擦重写光盘存储器。第20页/共51页6.3 6.3 光学全息存储光学全息存储 早在 1948 年,英籍匈牙利物理学家盖伯就根据光的干涉和衍射原理,提出了重现波前的全息照相理论。全息图全息图光存储器光存储器?光学体全息存储技术是最早研究的光存储技术之一第21页/共51页全息存储的基本原理全息存储的基本原理 在全息存储器中,物光束经过空间调制而携带信息,参考光束以在全息存储器
16、中,物光束经过空间调制而携带信息,参考光束以特定方向直接到达记录介质。在特定方向直接到达记录介质。在写入过程写入过程中,材料对干涉条纹照明中,材料对干涉条纹照明发生响应而产生折射率分布,形成类似光栅结构的全息图;在发生响应而产生折射率分布,形成类似光栅结构的全息图;在读出读出过程过程中,用参考光照明全息图,使衍射光束经过空间调制,精确复中,用参考光照明全息图,使衍射光束经过空间调制,精确复现出写入过程中由参考光相干涉的数据光束的波面。现出写入过程中由参考光相干涉的数据光束的波面。二维全息存储 平面全息存储技术三维全息存储 体积全息存储技术第22页/共51页全息存储的特点和优点全息存储的特点和优
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 第6章 信息处理 概要

限制150内