铺助阅读材料 第五章光存储技术 上光学标志的有无情况，读出光束的反射光的强度受到相位的调制，被调制的反 射光由聚焦透镜接收，经由跟踪反射镜导向14波长板和偏振光束分离器。由于 半导体激光的输出是平面偏振光束，因而把14波长板和偏振光束分离器组合在 一起，就能把反射回来的读出光束分离出来，并把它导至光检测元件。用一个半 透明反射镜，可把发射的读出光束在数据光检测器和定位误差光检测器之间分离 开来。在实践中，可将这两个光检测器合二为一，也就无须用半透明反射镜分配 光束了。 在数据道上没有凹坑的地方，入射的读出光束被反射，其中大部分返回到物 镜。如有凹坑，则从凹坑反射回来的激光与从凹坑周围反射回来的激光相比， 者光路长度差12波长，而因相互干涉抵消，使得入射光有相当一部分没有返回 物镜，因此光检测器的输出可减小到没有凹坑时的110，这样反射光的强度根据 有无凹坑而变化。根据这一原理，就可读出光盘上记录的凹坑信号。光检测器将 介质上反射率的变化转变为电信号，经过数据检测、译码和误差检验与校正电路， 即可把读出的数据导至光盘存储系统的输出部位。类似于磁面存储中的磁通翻 转，光信息的变化发生在光学标志的边缘部分。在那里，反射率有高变低或由低 变高，数据道的光学性能产生突变。每当在存储媒体的数据道上遇到反射率急剧 变化时，数据光检测器即输出电压峰值，这就是从凹坑上读出信号的特征。 光盘存储的密度主要受激光光斑的大小，光盘的尺寸和结构以及数据存储的 格式决定。其中激光光斑的大小起到关键的作用。 激光聚焦光斑直径d由聚焦光学系统的数值孔径NA和激光波长1决定 d=0.6/NA (5.1) 其焦深△为 =2N0 (5.2) 在激光波长元一定的情况下，为了提高存储密度，d应该尽可能的小，从而要 求光学系统的数值孔径NA要大一些。另一方面，由于光盘厚度的不均匀和光盘 相对于物镜光轴的误差，要求光学系统的焦深要大一些，从而应选用光学系 统的数值孔径NA要小一些。这是一对矛盾，即大数值孔径可以得到小光斑，但 焦深很短。因此，考虑两方面因素后，一般则的数值孔径选在0.45-0.65之间。 CD盘使用78Onm的半导体红光激光器，一张光盘有1GB以下的容量，则
辅助阅读材料 第五章 光存储技术 上光学标志的有无情况，读出光束的反射光的强度受到相位的调制，被调制的反 射光由聚焦透镜接收，经由跟踪反射镜导向 1/4 波长板和偏振光束分离器。由于 半导体激光的输出是平面偏振光束，因而把 1/4 波长板和偏振光束分离器组合在 一起，就能把反射回来的读出光束分离出来，并把它导至光检测元件。用一个半 透明反射镜，可把发射的读出光束在数据光检测器和定位误差光检测器之间分离 开来。在实践中，可将这两个光检测器合二为一，也就无须用半透明反射镜分配 光束了。 在数据道上没有凹坑的地方，入射的读出光束被反射，其中大部分返回到物 镜。如有凹坑，则从凹坑反射回来的激光与从凹坑周围反射回来的激光相比，二 者光路长度差 1/2 波长，而因相互干涉抵消，使得入射光有相当一部分没有返回 物镜，因此光检测器的输出可减小到没有凹坑时的 1/10，这样反射光的强度根据 有无凹坑而变化。根据这一原理，就可读出光盘上记录的凹坑信号。光检测器将 介质上反射率的变化转变为电信号，经过数据检测、译码和误差检验与校正电路， 即可把读出的数据导至光盘存储系统的输出部位。类似于磁面存储中的磁通翻 转，光信息的变化发生在光学标志的边缘部分。在那里，反射率有高变低或由低 变高，数据道的光学性能产生突变。每当在存储媒体的数据道上遇到反射率急剧 变化时，数据光检测器即输出电压峰值，这就是从凹坑上读出信号的特征。 光盘存储的密度主要受激光光斑的大小，光盘的尺寸和结构以及数据存储的 格式决定。其中激光光斑的大小起到关键的作用。 激光聚焦光斑直径d 由聚焦光学系统的数值孔径 和激光波长 NA λ 决定 d = 6.0 λ NA （5.1） 其焦深 为 Δf 2 NA)(2 f λ ±=Δ （5.2） 在激光波长λ 一定的情况下，为了提高存储密度，d 应该尽可能的小，从而要 求光学系统的数值孔径 要大一些。另一方面，由于光盘厚度的不均匀和光盘 相对于物镜光轴的误差，要求光学系统的焦深 NA Δf 要大一些，从而应选用光学系 统的数值孔径 要小一些。这是一对矛盾，即大数值孔径可以得到小光斑，但 焦深很短。因此，考虑两方面因素后，一般则的数值孔径选在 0.45~0.65 之间。 CD 盘使用 780nm 的半导体红光激光器，一张光盘有 1GB 以下的容量，则 NA 11
铺助阅读材料 第五章光存储技术 d=06/N4=06x0784m:lmn 0.45 078 y±2±2x0419 DVD盘使用635-650nm的半导体激光器，一张光盘可以有4.7GB的容量，则 d=06/NM=-06x0635ms061m 0.65 0.635m y=±20-±2x06时 ≈0.8m 表5.1目前几种光盘的性能指标比较 存储容量 光盘种类 激光波长(nm) 激光光斑直径 d(um) (GB) CD 780 DVD 635650 06 47 蓝光DVD 450(蓝光) 0.32 2733.5 正在研制的下一代蓝光半导体激光器，其聚焦光斑可以更小，蓝光超密光盘 (UD0)存储技术商品化后可使120mm光盘的存储密度达到27~33.5GB,是目前 DVD光盘容量的6倍，将能在一张光盘上存储10部高清晰度电影的数据 CD、DVD、蓝光超密光盘存储密度比较如图5.7所示。 UDO/光 图5.7CD、DVD、蓝光DVD存储密度比较 只写一次式光盘(CDR)的信息记录在逻辑结构上与一般只读式光盘（如 CD-ROM)基本相同，但物理构成有很大差别，如图5.8所示。 7 7272☑保护层 保护层 022nD 铝反射层
辅助阅读材料 第五章 光存储技术 m m d NA μ μ λ 1 45.0 78.06.0 6.0 ≈ × = = m m NA f μ λ μ 9.1 45.02 78.0 )(2 2 2 ≈ × ±=±=Δ DVD 盘使用 635~650nm 的半导体激光器，一张光盘可以有 4．7GB 的容量，则 m m d NA μ μ λ 6.0 65.0 635.06.0 6.0 ≈ × = = m m NA f μ λ μ 8.0 65.02 635.0 )(2 2 2 ≈ × ±=±=Δ 表 5.1 目前几种光盘的性能指标比较 光盘种类 激光波长(nm) 激光光斑直径 d (um) 存储容量 (GB) CD 780 1 1 DVD 635~650 0.6 4.7 蓝光 DVD 450(蓝光) 0.32 27~33.5 正在研制的下一代蓝光半导体激光器，其聚焦光斑可以更小，蓝光超密光盘 (UDO)存储技术商品化后可使 120mm 光盘的存储密度达到 27~33.5GB，是目前 DVD 光盘容量的 6 倍，将能在一张光盘上存储 10 部高清晰度电影的数据。 CD、DVD、蓝光超密光盘存储密度比较如图 5.7 所示。 图 5.7 CD、DVD、蓝光 DVD 存储密度比较 只写一次式光盘（CD-R）的信息记录在逻辑结构上与一般只读式光盘（如 CD-ROM）基本相同，但物理构成有很大差别，如图 5.8 所示。 12