信息记录材料光记录精.ppt

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1、信息记录材料光记录第1 页，本讲稿共111 页3 光 记 录3-1 光记录概述3-2 CD3-3 DVD第2 页，本讲稿共111 页3-1 光记录概述 本节要点提示 光记录的发展历程 光记录的基本原理 光盘的特点 光盘的分类 光盘的格式标准第3 页，本讲稿共111 页引 言 相对于利用磁通变化和磁化电流进行读和写的磁盘 人们把利用光学方式读写信息的光学存储介质圆盘称为光盘！第4 页，本讲稿共111 页一、光记录的发展历程 2020世纪世纪7070年代初，荷兰飞利浦 年代初，荷兰飞利浦(Philips)(Philips)公司的研究人 公司的研究人员开始使用激光光束来进行记录和重放信息的研究 员开

2、始使用激光光束来进行记录和重放信息的研究 1972 1972年年99月，荷兰 月，荷兰PhilipsPhilips公司向国际新闻界展示了第公司向国际新闻界展示了第一张激光视盘和光盘系统：一张激光视盘和光盘系统：LD LD（Laser Vision DiscLaser Vision Disc）第一次实现了信息存储技术由磁记录方式向光记录第一次实现了信息存储技术由磁记录方式向光记录方式的转变！方式的转变！从而造就了一个新兴的产业 从而造就了一个新兴的产业 CD CD生产制造业生产制造业第5 页，本讲稿共111 页 光记录从光记录从2020世纪世纪70 70年代发展起来，以其极大的存储容 年代发展起

3、来，以其极大的存储容量和低廉的存储价格，适应了信息时代信息存储量日益 量和低廉的存储价格，适应了信息时代信息存储量日益剧增的要求 剧增的要求 光记录技术发展到光记录技术发展到20 20世纪世纪8080年代，在声视领域内广年代，在声视领域内广泛应用，包括激光唱盘和激光视盘等泛应用，包括激光唱盘和激光视盘等 现今，光盘已成为最主要的计算机外部存储设备之现今，光盘已成为最主要的计算机外部存储设备之一，并广泛应用于电子出版物存储等等一，并广泛应用于电子出版物存储等等第6 页，本讲稿共111 页二、光记录的基本原理 光记录技术光记录技术是一种通过光学方法写入和读出数据的数字 是一种通过光学方法写入和读出

4、数据的数字存储技术 存储技术 它利用激光能聚焦成它利用激光能聚焦成能量高度集中能量高度集中的的极小极小光点的特光点的特性，将这种高能量的光点照射到记录介质上，使介性，将这种高能量的光点照射到记录介质上，使介质的微小区域发生物理和化学变化，以产生一个标质的微小区域发生物理和化学变化，以产生一个标记！记！比磁存储有更高的存储容量！比磁存储有更高的存储容量！第7 页，本讲稿共111 页1.信息的“写入”将要存储的信息（模拟量 将要存储的信息（模拟量&数字量），通过调制激光数字量），通过调制激光聚焦成直径为聚焦成直径为1m1m左右的微小光点左右的微小光点 能量高度集中到存储介质上，使介质的光照微区发能

5、量高度集中到存储介质上，使介质的光照微区发生物理或化学变化生物理或化学变化 导致该微区的某种光学性质（如折射率、反射率）与四 导致该微区的某种光学性质（如折射率、反射率）与四周的介质形成较大的对比，以实现存储 周的介质形成较大的对比，以实现存储第8 页，本讲稿共111 页2.信息的“读出”用另一束低功率密度的激光扫描信息轨道 其反射光的变化通过光电器件检测、解调，以取出存储的信息 这就是信息的“读出”过程第9 页，本讲稿共111 页三、光盘的特点 存储密度高且容量大存储密度高且容量大 单张 单张CD CD光盘一般容量都在 光盘一般容量都在650MB 650MB以上；以上；单张 单张DVD DV

6、D光盘一般 光盘一般单面容量 单面容量4.7GB 4.7GB，双面，双面8.5GB 8.5GB；蓝光 蓝光DVD DVD单面单层容量可达 单面单层容量可达27GB 27GB（相当（相当13 13小时普通电视节目或 小时普通电视节目或2 2小时高清晰度电视节目），双层则 小时高清晰度电视节目），双层则54GB 54GB（可以刻录长达（可以刻录长达8 8小 小时的 时的 高清晰电影）高清晰电影）数据保存时间长数据保存时间长 光盘的记录介质封在两层保护膜中 光盘的记录介质封在两层保护膜中 激光存、取过程为非接触式，无磨损 激光存、取过程为非接触式，无磨损 因此光盘寿命很长，可达 因此光盘寿命很长，可

7、达10 10年以上，甚至 年以上，甚至50 50年！年！第10 页，本讲稿共111 页 数据传输的速度高 一般数据传输速率可达几几十兆字节一般数据传输速率可达几几十兆字节/秒秒 携带方便，价格低廉等 常见的光盘外径为常见的光盘外径为120mm120mm，中心有一个，中心有一个15mm15mm直径的孔直径的孔 光盘重量一般为光盘重量一般为 14g 14g 18g18g 存储密度高且易于大量复制，价格低廉存储密度高且易于大量复制，价格低廉第11 页，本讲稿共111 页附：常见光盘规格120 120 型光盘型光盘 尺寸：外径 尺寸：外径 120mm 120mm、内径、内径 15mm 15mm；厚度：

8、；厚度：1.2mm 1.2mm 容量：容量：DVD4.7GB DVD4.7GB；CD650MB/700MB/800MB/890MB CD650MB/700MB/800MB/890MB80 80 型光盘型光盘 尺寸：外径 尺寸：外径 80mm 80mm，内径，内径 21mm 21mm；厚度：；厚度：1.2 mm 1.2 mm 容量：容量：39-54MB 39-54MB 不等 不等异型光盘异型光盘 尺寸：尺寸：可定制；厚度：可定制；厚度：1.2mm 1.2mm 容量：容量：50MB/87MB/140MB/200MB 50MB/87MB/140MB/200MB第12 页，本讲稿共111 页80 型光

9、盘第13 页，本讲稿共111 页异形光盘第14 页，本讲稿共111 页四、光盘的分类 第一代光盘CD Compact Disc Compact Disc 光盘光盘 第二代光盘DVD 初期指 初期指“Digital Video Disc”Digital Video Disc”（数字视频光盘）（数字视频光盘）目前指 目前指“Digital Versatile Disc”Digital Versatile Disc”（数字多用光盘）（数字多用光盘）DVD DVD是 是CD/LD/VCD CD/LD/VCD的后继产品，业界公认为新一代的存储 的后继产品，业界公认为新一代的存储技术 技术第15 页，本讲

10、稿共111 页1.CD的分类 按功能分 只读光盘 只读光盘 CD-ROM CD-ROM CD-ROM CD-ROM（Compact Disc-Read Only Memory Compact Disc-Read Only Memory）只读型存储器，用户只能读出信息 只读型存储器，用户只能读出信息 一次写入式光盘 一次写入式光盘 CD-RCD-R CD-R CD-R（Compact Disc-recordable Compact Disc-recordable）WORM WORM（Write Once Read Many Write Once Read Many）适用于为长期保存的数据作不可擦

11、除的一次性写入 适用于为长期保存的数据作不可擦除的一次性写入 可擦写光盘可擦写光盘CD-RW CD-RW CD-RW CD-RW（Compact Disc-Rewritable Compact Disc-Rewritable）可反复擦写的光盘，最理想最有前途，但价格较高 可反复擦写的光盘，最理想最有前途，但价格较高第16 页，本讲稿共111 页CD的分类 按用途分 音频光盘 音频光盘 即 即CD CD唱盘和 唱盘和MD MD唱盘 唱盘 CD CD唱盘具有信噪比高，失真小，无抖晃等优点 唱盘具有信噪比高，失真小，无抖晃等优点 可以实现高质量的声音记录和重放 可以实现高质量的声音记录和重放 视频光

12、盘视频光盘 包括 包括LD LD视盘和 视盘和CD CD视盘系列 视盘系列 LD LD 视盘具有图像清晰，音质优良等特点 视盘具有图像清晰，音质优良等特点 CD CD 视盘包括 视盘包括 VCD VCD 和 和 DVD-Video DVD-Video 数据光盘数据光盘 以 以 Photo CD Photo CD为代表 为代表 由柯达和菲利普公司于 由柯达和菲利普公司于1992 1992年联合开发成功 年联合开发成功第17 页，本讲稿共111 页2.DVD的分类 DVD有五种格式：DVD-VIDEODVD-VIDEO DVD-ROM DVD-R DVD-RAM DVD-RAM DVD-AUDIO

13、第18 页，本讲稿共111 页DVD 归结为三大类 只读式只读式DVDDVD（DVD-ROMDVD-ROM）DVD Video DVD Video 属于只读式 属于只读式DVD DVD，用于观看电影和其他可视娱，用于观看电影和其他可视娱乐，总容量可达 乐，总容量可达17GB 17GB DVD Audio DVD Audio最新的音频格式比标准 最新的音频格式比标准CD CD的保真度好一倍 的保真度好一倍 可记录式可记录式DVD DVD（DVD-RDVD-R）用户使用 用户使用DVD-R DVD-R只能写入一次 只能写入一次 可擦重写式可擦重写式DVD DVD（DVD-RAMDVD-RAM）这使

14、 这使DVD DVD可以用做虚拟硬盘，能随机存取 可以用做虚拟硬盘，能随机存取 可以重写 可以重写100000 100000次 次第19 页，本讲稿共111 页五、CD光盘的格式标准 光盘格式标准 CDCD光盘的格式标准包括对数据格式、编码方光盘的格式标准包括对数据格式、编码方法、物理尺寸等多方面的说明法、物理尺寸等多方面的说明 名称的由来 由于记载各种光盘标准的规范文本的封面用由于记载各种光盘标准的规范文本的封面用不同的颜色加以区别，人们也就习惯于将光盘不同的颜色加以区别，人们也就习惯于将光盘的标准以其文本封面的颜色来划分的标准以其文本封面的颜色来划分第20 页，本讲稿共111 页名称的由来

15、CD光盘的信号面呈现灿烂的彩虹色彩，即：红红redred；橙橙orangeorange；黄黄yellowyellow；绿绿greengreen；青青indigoindigo；蓝蓝blueblue；紫紫violetviolet 有时将青蓝合二为一，分为六色；有时将青蓝合二为一，分为六色；但是光盘标准封面未用紫色，而使用白色，但是光盘标准封面未用紫色，而使用白色，理由不得而知理由不得而知第21 页，本讲稿共111 页1)红皮书标准(Red Book)由 由PhilipsPhilips和和Sony Sony公司于公司于19801980年联合制定年联合制定 第一个第一个CDCD标准，是其他标准，是其他

16、CD CD标准的基础！标准的基础！它是用于数字唱盘它是用于数字唱盘CD-DACD-DA的标准的标准 描述了描述了CD-DA CD-DA的信息和编码格式，还定义了的信息和编码格式，还定义了CD-CD-DADA的尺寸、物理结构、编码和错误校正方法等，以保证 的尺寸、物理结构、编码和错误校正方法等，以保证CD-DACD-DA高保真的声音效果。高保真的声音效果。遵循红皮书标准的光盘可以在任意激光唱机中播遵循红皮书标准的光盘可以在任意激光唱机中播放，绝大多数放，绝大多数CD-ROMCD-ROM驱动器也支持该标准驱动器也支持该标准第22 页，本讲稿共111 页 由于扇区边界的额外消耗，光盘上文件占用的实际

17、空间通常大于其原文件的大小；光盘的容量是用单倍速(150KB/秒)计算的，一张光盘可以存储74分钟音乐或650MB数据;换算方法：7474分分*6060秒秒*150KB 150KB 666000KB 666000KB 650MB650MB第23 页，本讲稿共111 页2)黄皮书标准(Yellow Book)它是由它是由PhilipsPhilips和和SonySony于于19831983年制定的年制定的CD-ROMCD-ROM数数据光盘标准据光盘标准 该标准使得音频、动画、图像和程序混合起来的应用该标准使得音频、动画、图像和程序混合起来的应用在在CD-ROM CD-ROM上得以实现 上得以实现

18、它定义了 它定义了33中类型的光道中类型的光道 CD-DACD-DA光道：用于存储音频数据；光道：用于存储音频数据；CD-ROM Mode1CD-ROM Mode1：用来存储计算机数据：用来存储计算机数据 CD-ROM Mode2CD-ROM Mode2：用来存储音频数据、静：用来存储音频数据、静止图像或电视图像数据止图像或电视图像数据第24 页，本讲稿共111 页3)黄皮书扩展(Yellow Book Advanced)该标准在该标准在CD-ROMCD-ROM的基础上又增加了一种新光道，的基础上又增加了一种新光道，即 即CD-ROM/XA(CDCD-ROM/XA(CDROM extended

19、 ROM extended Architecture)Architecture)光道光道 它是针对它是针对CD-ROM CD-ROM Mode2 Mode2的扩展，使得的扩展，使得能在 能在CD-CD-ROM/XAROM/XA一条光道上存储计算机数据、音频数据、一条光道上存储计算机数据、音频数据、图像数据、电视图像数据等图像数据、电视图像数据等第25 页，本讲稿共111 页黄皮书增强版的最大优势 可以交错地存放数据或音像可以交错地存放数据或音像 保证不同类型的数据能同步读出保证不同类型的数据能同步读出 避免音像同传时产生的断续现象避免音像同传时产生的断续现象 CD-ROM/XACD-ROM/X

20、A存储格式存储格式提供了更快的访问提供了更快的访问速度，能以速度，能以3030帧帧/秒的速度回放全屏图像和秒的速度回放全屏图像和同步声音同步声音第26 页，本讲稿共111 页4)绿皮书标准(Green Book)1987 1987年，由年，由PhilipsPhilips和和Sony Sony公司制定公司制定 针对交互式光盘 针对交互式光盘CD-I(CD-interactive)CD-I(CD-interactive)的标准的标准 CD-ICD-I交互式光盘集高质量的图、文、音、视频等于交互式光盘集高质量的图、文、音、视频等于一体一体 根据该标准生产的 根据该标准生产的CD-ICD-I光盘在专用

21、播放器中播放，光盘在专用播放器中播放，在播放过程中，可根据用户指令提取图像数据，参在播放过程中，可根据用户指令提取图像数据，参加节目剧情的编写等，实现交互操作加节目剧情的编写等，实现交互操作 主要面向教育、家庭娱乐、电子出版物、卡拉 主要面向教育、家庭娱乐、电子出版物、卡拉okok和计算和计算机游戏等机游戏等第27 页，本讲稿共111 页5)橙皮书标准(Orange Book)橙皮书是黄皮书的扩展，橙皮书是黄皮书的扩展，于 于19891989年制定年制定 该标准包含两个部分：该标准包含两个部分：第一部分定义了 第一部分定义了CD-MO CD-MO格式，如同软盘一样可以随意擦写，格式，如同软盘一

22、样可以随意擦写，但不能在 但不能在CD-ROM CD-ROM驱动器上重放，这是磁光盘致命的问题 驱动器上重放，这是磁光盘致命的问题 第二部分定义了 第二部分定义了CD-WO CD-WO（CD-Write Once CD-Write Once）一次性写入光盘，）一次性写入光盘，可在现行 可在现行CD-ROM CD-ROM驱动器上读出 驱动器上读出 该标准包含了该标准包含了CD-RCD-R可刻录光盘的标准可刻录光盘的标准 CD-RCD-R按不同的数据格式写入不同的信息，即称为不同用 按不同的数据格式写入不同的信息，即称为不同用途的光盘，如：途的光盘，如：CD-DACD-DA，CD-ICD-I等等第

23、28 页，本讲稿共111 页6)白皮书标准(Write Book)1993 1993年，由年，由PhilipsPhilips和 和Sony Sony公司制定 公司制定 由绿皮书标准演化而来，采用由绿皮书标准演化而来，采用CD-ROM/XA CD-ROM/XA格式，主格式，主要应用于全动态音、视频信息的存储要应用于全动态音、视频信息的存储 目前，目前，VCD VCD（Video CDVideo CD，视频，视频CD CD）均采用白皮书）均采用白皮书标准格式标准格式 一张一张120mm 120mm的的VCDVCD光盘，单面可存储长达光盘，单面可存储长达70min 70min的数 的数字化视频图像和

24、立体声伴音 字化视频图像和立体声伴音第29 页，本讲稿共111 页7)蓝皮书标准(Blue Book)蓝皮书标准于1996年制定，是关于数字多用视盘DVD的规格标准，包括：DVD-ROM DVD-ROM 的的 Book ABook A标准；标准；DVD-Video DVD-Video 的的 Book BBook B标准；标准；DVD-Audio DVD-Audio 的的 Book CBook C标准；标准；DVD-R DVD-R 的的 Book DBook D标准标准 DVD-RAM DVD-RAM 的的 Book EBook E标准标准第30 页，本讲稿共111 页3-2 CD光盘 本节要点

25、提示 只读式光盘只读式光盘CD-ROM 一次写入式光盘CD-R 可擦式光盘CD-RWCD-RW第31 页，本讲稿共111 页一、只读式光盘CD-ROM1.CD-ROM的结构第32 页，本讲稿共111 页1.CD-ROM的结构CD-ROMCD-ROM的径向截面结构分为三层：的径向截面结构分为三层：结构结构材材 质质作作 用用 基层 基层 聚碳酸酯 聚碳酸酯(PC)(PC)保持光盘形状，使之坚固耐用 保持光盘形状，使之坚固耐用 反射层 反射层 铝反射层 铝反射层 反射激光光束，提高盘片反射率 反射激光光束，提高盘片反射率 保护层 保护层 涂漆层 涂漆层 保护镀铝层不被磨损，印刷商标 保护镀铝层不被

26、磨损，印刷商标第33 页，本讲稿共111 页小常识 注意正确拿起光盘方式！注意正确拿起光盘方式！把光盘记录面朝向自己，把光盘记录面朝向自己，最表面的就是基板！最表面的就是基板！要特别注意保护基板面，要特别注意保护基板面，沾上指纹、灰尘或划伤盘片会影响数据的读出 沾上指纹、灰尘或划伤盘片会影响数据的读出 虽然光驱有纠错机制，但是若纠错时间较长，会降低 虽然光驱有纠错机制，但是若纠错时间较长，会降低系统的性能！系统的性能！第34 页，本讲稿共111 页2.CD-ROM的读取原理只读式光盘的导入区、信息区和导出区 只读式光盘的导入区、信息区和导出区第35 页，本讲稿共111 页光盘的凹坑结构第36

27、页，本讲稿共111 页读取原理 从只读式光盘上读取信息时，入射的激光束对光从只读式光盘上读取信息时，入射的激光束对光道上模压形成的凹坑进行扫描道上模压形成的凹坑进行扫描 当光束扫描到凹坑的边缘时，反射率发生了变化，表当光束扫描到凹坑的边缘时，反射率发生了变化，表示二进制数字示二进制数字“1 1”；在凹坑内或非凹坑部分，均表示数字在凹坑内或非凹坑部分，均表示数字“00”；通过光电探测器件产生分别代表通过光电探测器件产生分别代表00和和11的电信号，经 的电信号，经过处理后输出！过处理后输出！第37 页，本讲稿共111 页3.CD-ROM的制作 只读式光盘的制作，大致分为四个步骤：原版盘的预制作

28、原版盘和压模的制作 复制成盘 质量检测第38 页，本讲稿共111 页 原版盘的预制作 对于数据资料 先将存储于不同存储介质上的数据资料，转先将存储于不同存储介质上的数据资料，转移到计算机硬盘上；移到计算机硬盘上；再将硬盘上的数据转换成符合再将硬盘上的数据转换成符合 ISO 9660 CD-ISO 9660 CD-ROM ROM 逻辑格式国际标准的文件！逻辑格式国际标准的文件！对于影音资料 先将先将“模拟音模拟音/视频视频”转换成转换成“数字音数字音/视频视频”将音将音/视频的数字信号经过视频的数字信号经过MPEGMPEG压缩，再经过压缩，再经过多重通道混合后存储！多重通道混合后存储！第39 页

29、，本讲稿共111 页 原版盘和压模的制作 原版盘 把预处理后的数据刻录在玻璃盘上，刻录好的玻璃盘即 把预处理后的数据刻录在玻璃盘上，刻录好的玻璃盘即称为原版盘 称为原版盘 原版盘的制作流程A A涂布：涂布：在有机玻璃盘上均匀涂布光刻胶，并干燥。在有机玻璃盘上均匀涂布光刻胶，并干燥。B B曝光：曝光：在高精度激光刻录机中，被录信息转换为调制激 在高精度激光刻录机中，被录信息转换为调制激光束照射光刻胶，进行曝光。光束照射光刻胶，进行曝光。C C显影：显影：曝光区被腐蚀掉，形成 曝光区被腐蚀掉，形成“信息凹坑 信息凹坑”，未曝光区保持原，未曝光区保持原状，即为 状，即为“陆地 陆地”，制成原版盘！，

30、制成原版盘！第40 页，本讲稿共111 页DD喷镀银层喷镀银层 在原版盘上喷镀银层，一方面为了提高反射率，另一方面为下一工 在原版盘上喷镀银层，一方面为了提高反射率，另一方面为下一工序做电极 序做电极EE电镀镍层电镀镍层 在原版盘上形成具有一定厚度的金属镍模，制成压模 在原版盘上形成具有一定厚度的金属镍模，制成压模 压模表面留有与原版盘完全相反的印记，即为负像盘 压模表面留有与原版盘完全相反的印记，即为负像盘FF主副盘分离主副盘分离 经化学处理后，原版盘（主盘）与压模（副盘）分离 经化学处理后，原版盘（主盘）与压模（副盘）分离第41 页，本讲稿共111 页工艺流程玻璃基底玻璃基底涂布光刻胶涂布

31、光刻胶刻录曝光刻录曝光化学显影化学显影金属化金属化第42 页，本讲稿共111 页副盘：压模主盘：原版盘第43 页，本讲稿共111 页 复制成盘 将光致聚合溶液压注到将光致聚合溶液压注到印模 印模和和衬盘衬盘之间；之间；待溶液均匀分布后，用紫外光照射，使聚合物中待溶液均匀分布后，用紫外光照射，使聚合物中的单体混合物，在光的聚合作用下，固化在衬盘上；的单体混合物，在光的聚合作用下，固化在衬盘上；取出衬盘，在有信息坑的一面镀银或金作为反射层；取出衬盘，在有信息坑的一面镀银或金作为反射层；从而制成 从而制成“成品盘成品盘”！第44 页，本讲稿共111 页 质量检测 CD-ROM 的质量检测包括：光盘几

32、何尺寸的度量光盘几何尺寸的度量 光盘的光学质量检查光盘的光学质量检查 光盘的格式、编码和读出数据误差光盘的格式、编码和读出数据误差 经检查合格的光盘，印上商标和标签！第45 页，本讲稿共111 页二、一次写入式光盘CD-R CD-R（CD-Recordable）只允许写一次，写完之后即不允许擦除再写，只允许写一次，写完之后即不允许擦除再写，因此又叫做因此又叫做Write Once Read ManyWrite Once Read Many一次性一次性写入多次读出式光盘写入多次读出式光盘 第一个CD-R驱动器 19901990年由雅马哈公司推出年由雅马哈公司推出第46 页，本讲稿共111 页1.

33、CD-R光盘的结构 CD-RCD-R盘片的结构和盘片的结构和CD-ROMCD-ROM基本相同：基本相同：上层是保护层，底层是聚碳酸酯上层是保护层，底层是聚碳酸酯PCPC层层 两者的区别仅在中间层：两者的区别仅在中间层：CD-ROM CD-ROM是用 是用“铝 铝”层 层 作为反射层 作为反射层 CD-R CD-R是用 是用“金金”层作为反射层 层作为反射层 由此，由此，CD-R CD-R 盘片又称 盘片又称“金盘 金盘”！此外，在 此外，在CD-R CD-R盘片的金膜和底层之间还有一层染料盘片的金膜和底层之间还有一层染料层，染料按其结构可将其分为花青、酞菁、偶氮类层，染料按其结构可将其分为花青

34、、酞菁、偶氮类化合物等化合物等第47 页，本讲稿共111 页小常识CD-RCD-R、CD-RW CD-RW光盘按染料层的不同，可以分为：光盘按染料层的不同，可以分为：1)绿盘 记录层为 记录层为“花青 花青”；在黄金反射层的反光下，盘面呈绿色；在黄金反射层的反光下，盘面呈绿色；制造商有制造商有TDKTDK、Ricoh(Ricoh(理光理光)、Mitsubishi(Mitsubishi(三菱三菱)2)蓝盘 记录层为偶氮类化合物，在银反射层反光下盘面呈水蓝记录层为偶氮类化合物，在银反射层反光下盘面呈水蓝色色制造商有制造商有VerbatimVerbatim和 和MitsubishiMitsubish

35、i 第48 页，本讲稿共111 页小常识3)金盘 记录层为记录层为“酞菁酞菁”，接近淡黄色，在金反射层下呈，接近淡黄色，在金反射层下呈金黄色；金黄色；制造商有 制造商有Mitsui ToatsuMitsui Toatsu、Kodak(Kodak(柯达柯达)4)紫盘(CD-RW)采用特殊材料制成，具有类似紫玻璃的颜色 采用特殊材料制成，具有类似紫玻璃的颜色第49 页，本讲稿共111 页CD-R盘片结构第50 页，本讲稿共111 页2.CD-R的工作原理 第51 页，本讲稿共111 页CD-R记录原理 CD-R增加了一层有机染料作为记录层 如何进行信息记录？当写入激光束聚焦后照射到记录层上时，有机

36、染料被加热后，有一部分被熔解掉，形成代表信息的凹坑！第52 页，本讲稿共111 页“凹坑”的区别 CD-R盘面的凹坑与CD-ROM的凹坑类似，不同之处在于：CD-ROMCD-ROM盘盘上的凹坑是用压模压出来的；上的凹坑是用压模压出来的；CD-RCD-R盘盘上的凹坑是利用激光能量在汇聚的上的凹坑是利用激光能量在汇聚的微区内，使光盘存储介质产生不可逆的物理化微区内，使光盘存储介质产生不可逆的物理化学变化而得到的！学变化而得到的！第53 页，本讲稿共111 页第54 页，本讲稿共111 页三、可擦式光盘CD-RWCD-RW简介 Compact Disc-Rewritable 19961996年初，年

37、初，Ricoh(Ricoh(理光 理光)、Philips(Philips(飞利普 飞利普)、Sony(Sony(索尼 索尼)、Yamaha(Yamaha(雅马哈 雅马哈)、Hewlett-Packard(HP,Hewlett-Packard(HP,惠普 惠普)以及 以及 Mitsubishi(Mitsubishi(三菱 三菱)化学公司建立了一个工业论坛，发布了 化学公司建立了一个工业论坛，发布了CD-RW CD-RW格式标准 格式标准 19961996年，年，Ricoh(Ricoh(理光理光)公司推出了业界第一款 公司推出了业界第一款CD-RW CD-RW驱 驱动器，型号为 动器，型号为MP6

38、200S MP6200S第55 页，本讲稿共111 页CD-RW的分类 从存储介质的写、读、擦机理看，主要有磁光盘和相变盘两大类：1 1 相变光盘 Phase Change Disk 2 磁光盘 Magneto Optical Disc第56 页，本讲稿共111 页1.相变光盘 相变光盘 Phase Change Disk 1971年，研究人员发现 硫族（硫、硒、碲）半导体合金构成的相变材料具有光存储效应！第57 页，本讲稿共111 页（1）光盘结构 相变光盘的盘片包括：保护层、反射层、介电层、记相变光盘的盘片包括：保护层、反射层、介电层、记录层、介电层、基层！录层、介电层、基层！相变关盘结构

39、图：反射层 反射层(AL(AL合金 合金)第二电介质层 第二电介质层第一电介质层 第一电介质层记 记 录 录 层 层保护层 保护层基板（基板（PC PC）第58 页，本讲稿共111 页（2）工作原理 相变材料 硫族（硫、硒、碲）半导体合金硫族（硫、硒、碲）半导体合金 光存储效应 相变材料在不同功率密度和脉宽的激光作用相变材料在不同功率密度和脉宽的激光作用下，会发生可逆相变：下，会发生可逆相变：晶相晶相 非晶相非晶相 晶晶 相：指原子规则排列状态相：指原子规则排列状态 非晶相：指原子不规则排列状态非晶相：指原子不规则排列状态第59 页，本讲稿共111 页 可逆的相变导致这类材料的某种物理或化学性

40、质（如：反射率、折射率等）也发生相应的可逆变化！相变光盘的信息写入和擦除正是对应于这种可逆的相变来实现的！下面来进行具体分析：第60 页，本讲稿共111 页工作原理简述“写入”过程 写入激光：激光功率较高、脉宽较短；写入激光：激光功率较高、脉宽较短；材料相变：晶相材料相变：晶相 非晶相非晶相“擦除”过程 擦除激光：激光功率较低、脉宽较长；擦除激光：激光功率较低、脉宽较长；材料相变：非晶相材料相变：非晶相 晶相晶相“读出”过程 采用不会引起材料相变的低功率密度激光照采用不会引起材料相变的低功率密度激光照射相变材料，通过检测反射率来读取信息！射相变材料，通过检测反射率来读取信息！第61 页，本讲稿

41、共111 页激光致热相变过程（图）Tg Tm Tg Tm 温度 温度热 热量 量AAB BC CD DEEFFTm Tm：熔点：熔点Tg Tg：玻璃化温度：玻璃化温度晶 晶 相 相非晶相 非晶相液态 液态 固态 固态液 液 态 态骤 骤 冷 冷第62 页，本讲稿共111 页 信息存储过程信息存储过程，即激光致热相变过程：信息存储过程，即激光致热相变过程：对应介质从晶相 对应介质从晶相 A A 向非晶相 向非晶相 F F 的转变过程：的转变过程：A A D D：功率高、脉宽短的激光照射在晶相 功率高、脉宽短的激光照射在晶相A A上，使光斑微区因介 上，使光斑微区因介质温度刹那间超过熔点 质温度刹

42、那间超过熔点Tm Tm而进入液相，一直到 而进入液相，一直到D D D D F F：激光照射后，液相迅速冷却，经过 激光照射后，液相迅速冷却，经过D D C C E E的冷却状态，的冷却状态，完成到非晶相的相转变，使介质上的光照微区进入非晶 完成到非晶相的相转变，使介质上的光照微区进入非晶相，形成存储斑痕 相，形成存储斑痕F F；存储介质的其他部分（非光照区）仍为晶相！存储介质的其他部分（非光照区）仍为晶相！第63 页，本讲稿共111 页如何表示“0”&“1”以反射率为例“1”1”对应对应“非晶相 非晶相”反射率 反射率 光照区域光照区域存储斑痕的反光率是存储介质处于存储斑痕的反光率是存储介质

43、处于非晶相时的反射率，视为非晶相时的反射率，视为“1”1”；“0”0”对应对应“晶相晶相”反射率反射率 非光照区域非光照区域的反射率是存储介质处于晶相时的反射率是存储介质处于晶相时的反射率，视为的反射率，视为“0”0”第64 页，本讲稿共111 页 信息擦除过程 信息擦除信息擦除是介质从信息擦除是介质从“非晶相非晶相晶相晶相”的转变过的转变过程程 擦除过程原理 选用中等功率密度、较宽脉冲的激光照射在选用中等功率密度、较宽脉冲的激光照射在存储斑痕存储斑痕FF的光斑微区上的光斑微区上 光斑微区的温度升高，经过光斑微区的温度升高，经过EE，在玻璃化温度，在玻璃化温度TgTg以上，通过以上，通过“成核

44、成核生长生长”，原子结构发生，原子结构发生重新排列，转变为晶化的状态重新排列，转变为晶化的状态 存储斑痕消失，即擦除信息！存储斑痕消失，即擦除信息！第65 页，本讲稿共111 页 信息读出过程 信息的读出 信息的读出是低功率密度、短脉宽的激光扫信息的读出是低功率密度、短脉宽的激光扫描信息道，从反射率的大小来读出之前写入的描信息道，从反射率的大小来读出之前写入的信息信息“1”1”：介质处在非晶相的存储斑痕区域时，介质处在非晶相的存储斑痕区域时，反射率小，即为反射率小，即为“1”1”；“0”0”：介质处在晶相区域时，反射率大，即为介质处在晶相区域时，反射率大，即为“0”0”！在读出过程中，介质的相

45、结构不变在读出过程中，介质的相结构不变第66 页，本讲稿共111 页（3）相变光盘的特点优点：驱动器结构简单，光头重量轻，易集成化；驱动器结构简单，光头重量轻，易集成化；易与易与CD-RCD-R兼容，价格便宜；兼容，价格便宜；信号强度大，信号电平比磁光盘高；信号强度大，信号电平比磁光盘高；缺点：数据传输速率受晶相转变速度的影响，晶化数据传输速率受晶相转变速度的影响，晶化速度慢，则擦除时间较长；速度慢，则擦除时间较长；重写次数有限！重写次数有限！第67 页，本讲稿共111 页2.磁光盘磁光盘（Magneto Optical Disc）磁光盘是20世纪80年代末发展起来的新一代存储记录媒体 容量包

46、括：230MB、650MB和1.3GB 磁光盘遵从“橙皮书”(Orange Book)标准第68 页，本讲稿共111 页（1）磁光盘结构 盘片结构 包括：保护层、反射层、介电层、记录层、介电层、基层保 保 护 护 层 层反射层 反射层(AL)(AL)电介质层 电介质层记 记 录 录 层 层电介质层 电介质层PC PC 基板 基板第69 页，本讲稿共111 页（2）存储原理 磁光记录是利用激光与磁场的相互作用来实现信息的写入、读出和擦除功能!形成记录的磁粒子（小磁铁）相对于记录面形成记录的磁粒子（小磁铁）相对于记录面成垂直排列（成垂直排列（垂直磁记录垂直磁记录方式）方式）在磁光记录中，对信号的记

47、录和抹除都是将在磁光记录中，对信号的记录和抹除都是将激光照射在记录介质上，使其局部温度升高激光照射在记录介质上，使其局部温度升高 与此同时，再从外部施加磁场使该处的磁畴与此同时，再从外部施加磁场使该处的磁畴取向改变来记录或抹除信息取向改变来记录或抹除信息 第70 页，本讲稿共111 页 信息记录过程磁光（磁光（M-OM-O）存储记录原理：）存储记录原理：在一定温度下，如果在磁记录介质的表面上加一强度在一定温度下，如果在磁记录介质的表面上加一强度低于该介质矫顽力的磁场，则不会发生磁通翻转，也低于该介质矫顽力的磁场，则不会发生磁通翻转，也就不能记录信息就不能记录信息 利用激光照射磁性薄膜，被照射处

48、温度上升，矫顽力利用激光照射磁性薄膜，被照射处温度上升，矫顽力下降，在外加磁场下降，在外加磁场HRHR的作用下发生磁通翻转，使该的作用下发生磁通翻转，使该处的磁场方向与外加磁场处的磁场方向与外加磁场HR HR一致，可视为寄存一致，可视为寄存“1”1”而不被照射或而不被照射或HR HR小于矫顽力处可视为寄存小于矫顽力处可视为寄存“0”0”第71 页，本讲稿共111 页信息记录原理第72 页，本讲稿共111 页 信息擦除过程 抹除信息和记录信息的原理一样，外加一个和记录方向相反的磁场 对已记录信息的介质用激光束照射，使照射区反方向磁化，从而恢复到记录前的磁化状态第73 页，本讲稿共111 页 信息

49、读出过程读出信息 磁光记录中利用克尔效应实现光学读出 根据磁化介质的相互作用，这种效应表现为光的偏振态的变化 反射时，克尔效应使偏振光的偏振面发生较反射时，克尔效应使偏振光的偏振面发生较小的转动小的转动 根据磁化方向不同，转动的方向可正可负根据磁化方向不同，转动的方向可正可负 从而代表介质上的记录的从而代表介质上的记录的“0”0”、“1”1”信息信息第74 页，本讲稿共111 页（3）磁光盘特点 反复重写的次数可达 反复重写的次数可达100 100万次，使用灵活方便；万次，使用灵活方便；非易失性存储，具有较强的抗震与耐冲击能力，安全性 非易失性存储，具有较强的抗震与耐冲击能力，安全性极高；极高

50、；几乎没有破坏数据和驱动器的可能！几乎没有破坏数据和驱动器的可能！非接触读非接触读/写技术，无磨损，寿命长；写技术，无磨损，寿命长；存储密度高，容量大；存储密度高，容量大；平均存取时间和数据传输速率中等！平均存取时间和数据传输速率中等！第75 页，本讲稿共111 页3-3 DVD一、DVD概述 DVD 初期指 初期指“Digital Video Disc Digital Video Disc（数字视频光盘）（数字视频光盘）目前指 目前指“Digital Versatile Disc”Digital Versatile Disc”（数字多用光盘）（数字多用光盘）DVDDVD光盘是光盘是CDCD光