光盤技術(shù)01-2

1、1序論序論光盤的現(xiàn)狀光盤的現(xiàn)狀盤片存儲器的現(xiàn)狀現(xiàn)代被稱為信息時代，更可以說是數(shù)字信息時代，因此數(shù)字信息媒體正在被不斷使用和普及。如DAT、CD、LD、OD、ROM卡、RAM卡、ROMRAMPACK等。這些數(shù)字信息媒體按形態(tài)可大致分為帶、盤、固件三種形式。所謂固件就是指象IC（半導(dǎo)體）存儲器那樣的沒有可動部分得部件。這3種媒體根據(jù)存取所需部分的方法不同，其存取時間也大不相同。由于帶類存儲器雖然存取較慢，但每單位信息的成本低，所以目前的現(xiàn)狀

2、是三個種類并存?？紤]到人們的習(xí)性通常是一旦習(xí)慣了CD、FD的存取速度，就不會再想回到磁帶，因此從長遠考慮，從磁帶到盤，從盤到2C存儲器將是一個大的時代潮流，可以認為盤片存儲器作為記錄媒體在今后20年左右將占據(jù)主流位置，最終將被2C存儲器取代。光盤的歷史簡單回顧一下盤片存儲器中光盤的歷史。1960年美國科學(xué)家T.H.梅曼成功地利用紅寶石進行了固體激光的振蕩，從此以后，將激光的特異性質(zhì)應(yīng)用于光存儲器的研究蓬勃展開。其中之一是利用激光的相關(guān)性

3、的全息圖存儲器，另一種是根據(jù)激光的聚光性，利用高能量密度的熱模型光存儲器。全息圖存儲器據(jù)說可將A4大小的原稿內(nèi)容壓縮記錄到1mm2的區(qū)域中，是60年代到70年代的光存儲器的研究開發(fā)中心。但由于記錄材料的穩(wěn)定性可靠性問題及由模擬記錄引起的再現(xiàn)性問題等原因，其研究開發(fā)漸漸冷了下去。熱模擬光存儲器當初并不象全息圖存儲器那樣引人注目。1972年菲利浦公司發(fā)表了激光視覺（LaserVision）1980年P(guān)ioneer公司成功地將其商品化，以后，

4、隨著CD的商品化和半導(dǎo)體激光的實用化。其研究開發(fā)的建設(shè)進一步加快，現(xiàn)在可寫入的光文件系統(tǒng)已進入了實用化階段。1982年在世界上首次成功地將光盤商品化的是東芝公司的TOSTILE3100。直徑300m的光盤具有巨大的存儲容量，平面可存儲3萬頁A4原稿，雙面則可存6萬頁。另外，在世界上首次使用色素記錄材料實現(xiàn)商品化的是理光的光盤系統(tǒng)IMAG10FILE3300。雖說只有直徑13cm這樣小的尺寸，但卻擁有平面0.4GB、雙面0.8GB的大容量

5、。最近，直徑13cm的裝置（驅(qū)動器）的厚度已和半高的FD驅(qū)動器一樣薄，直徑3.5〞的盤正在開發(fā)中。光盤的種類與可靠性光盤有3種類型，一是象CD那樣的只讀型，二是只可寫一次的WO型，三是可重復(fù)寫入的RW型，只是后者在可靠性和長期耐久性方面存在很大問題。使用金屬等一般記錄材料的光盤與FD等磁性媒體的耐久性大致相同，約為10年左右，使用色素記錄材料那樣的不銹材料的光盤，雖說沒有象日本紙那樣千年的壽命，但也可以具有100年以上的保存壽命。光盤的

6、技術(shù)范圍光盤最先被實際應(yīng)用并大范圍普及的運用于數(shù)字音頻的CD和用于動態(tài)圖像的LD，他們都是只讀的，只能寫入一次的WO，也作為業(yè)務(wù)用文件即計算機文件而被實際應(yīng)用與普及，可讀寫任意次的RW型光盤還在開發(fā)階段，由于可靠性與耐久性問題，其實際應(yīng)用還將期待未來。另外，在存儲容量方面，正受到磁盤的不斷追趕，這也是今后必須面臨的技術(shù)問題。由此可見，目前光盤技術(shù)可集中在CD、LD、WO技術(shù)上，特別是WO，其讀取技術(shù)與CD、LD相同，又可以寫入，所以可作

7、為計算機存儲文件使用。為了了解盤片技術(shù)，大致上應(yīng)3第1章光盤驅(qū)動器光盤驅(qū)動器11光盤驅(qū)動器概論光盤驅(qū)動器概論111特征特征圖1.1中顯示了光盤及在光盤上記錄和重放信息的光盤驅(qū)動器的概況。使用光驅(qū)構(gòu)成信息處理系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)時應(yīng)首先了解其特點及問題所在。光盤的特點如下所列：其最大特長是存儲密度大、容量大、隨機存取性能好、每位（bit）的價格便宜，其次是由于光盤是非接觸性讀寫，抗表面灰塵與污垢能力強。還有，記錄媒體可抽出、交換、可長期保存存儲

8、數(shù)據(jù)等優(yōu)點。正因為光盤具有這些特點，所以在以往使用磁帶的應(yīng)用領(lǐng)域中大都換成了光盤系統(tǒng)，另外這些特點也帶動產(chǎn)生了新的應(yīng)用領(lǐng)域。盡管有以上這些優(yōu)點，但光盤目前仍然存在一些問題，如與磁盤相比，媒體本身的位出錯率較高，寫入速度、傳送速度及存取時間慢，而且系統(tǒng)價格高。不過，光盤媒體的位出錯率高的問題可以通過引入高度錯誤訂正等，符號譯碼技術(shù)來確保高可靠的數(shù)據(jù)，改進光盤中存在問題的新技術(shù)也在不斷產(chǎn)生。112基本結(jié)構(gòu)及其功能基本結(jié)構(gòu)及其功能光盤存儲器的

9、結(jié)構(gòu)如圖1.2所示，基本構(gòu)成部分有光盤媒和光驅(qū)。光驅(qū)用于旋轉(zhuǎn)光盤盤片，并將集光為直徑約1μm的激光光點照射到盤片上進行信息的記錄與重放。代表性的光盤結(jié)構(gòu)如圖1.3所示，在可存儲信息的光盤存儲器中，為了使激光光點能維持在固定的位置上，設(shè)置了如圖所示的引導(dǎo)槽。引導(dǎo)槽設(shè)置的目的在于，即使當光盤盤片上要讀寫的位置隨著盤體的旋轉(zhuǎn)而產(chǎn)生偏心運動，也能保證穩(wěn)定的讀寫。光檢取器用于將信息穩(wěn)定地寫入光盤及忠實地重放。光檢取器具有自動調(diào)節(jié)的功能，能夠檢出伴

10、隨光盤旋轉(zhuǎn)而產(chǎn)生的面振動和引導(dǎo)槽（以下稱為磁道）在盤片半徑方向的振動，并可將這些振動限制在一定的誤差范圍之內(nèi)。粗動馬達用于快速地將光撿取器移動到盤片的目標位置附近，并和光檢取器內(nèi)部的馬達合作，使激光追蹤盤片上引導(dǎo)槽的振動。驅(qū)動器控制部分是光驅(qū)的頭腦，其功能是按照驅(qū)動器接口傳來的指示，協(xié)調(diào)地管理各控制系統(tǒng)實現(xiàn)目標動作，并將結(jié)果報告給驅(qū)動器接口。下面再詳細看一下光檢取器、信號系統(tǒng)和光檢取器控制系統(tǒng)的構(gòu)造。光盤存儲器的重放方式有透過型（激光透

11、過盤片的方式）和反射型兩種。由于反射型具有易于構(gòu)成光檢取器（容易得到高精度）、可實現(xiàn)驅(qū)動器小型化、盤片可正反兩面使用等特點，目前已占據(jù)主流地位。下面我們以反射型記錄重放用光檢取器為例進行說明，其結(jié)構(gòu)如圖1.4所示。如前所述，光檢取器是將半導(dǎo)體激光口發(fā)出的激光進行集光后照射到盤片上的目標位置進行信息的存儲，同時將反射光變換為電信號進行信息的重放，由光學(xué)系統(tǒng)和驅(qū)動系統(tǒng)兩部分構(gòu)成。光學(xué)系統(tǒng)用于將激光光點集光到盤片媒體表面，并檢出激光光點與盤片

12、媒體上目標位置的相對位置偏差。光學(xué)系統(tǒng)由半導(dǎo)體激光器、透鏡類（耦合透鏡、集光透鏡、對物透鏡）、棱鏡類（光束分光器、支棱（knifeedge）棱鏡）、14波長板、光電二極管構(gòu)成。光學(xué)系統(tǒng)的具體實例如圖1.5所示。驅(qū)動系統(tǒng)用于進行使對物透鏡追蹤盤片面的振動的聚焦控制和追蹤磁道的振動的跟蹤控制，以便盤片上的目標位置與激光光點的相對位置關(guān)系能經(jīng)常保持一定，驅(qū)動系統(tǒng)主要由電磁開關(guān)、線圈、支撐部分構(gòu)成。在盤片上目標磁道中記錄和重放系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)中還