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随着光电等科学技术的发展,人类步入了一个全新的数字化时代和信息时代。由于信息的多媒体化,人们处理的不仅是简单的数据、文字、声音、图像,而是由高清晰度和高质量的声音和运动图像等综合在一起的数字多媒体信息。由于需要处理、传输和存储的信息急剧增加,这对信息的存储和管理提出了越来越高的要求。为了满足信息社会的发展需要,光电信息存储技术应运而生,并成为现代信息社会中不可缺少的存储技术之一。
光电信息存储技术是一种非接触的写入和读出,其原理是利用材料的某种性质对光敏感的特性,当带有信息的光照射材料时,该性质即发生改变,且能够在材料中记录这种改变,从而就实现了光信息的存储。当用激光对存储材料读取信息时,读出光的性质随存储材料性质的改变而发生相应的变化,于是就能实现对已存储的光信息的读取。
现有的光电信息存储技术与传统的磁存储技术相比,具有如下特点。
正是由于这些优点,光电信息存储技术自激光器发明以来,就一直受到人们的极大关注。目前,最普遍最成熟的光电信息存储技术是光盘存储技术。下面首先介绍光盘存储技术,接着介绍超大容量光带存储技术、全息存储技术、超高密度存储技术,以及它们在安防中的应用。
光盘存储技术第一代光盘存储的光源用GaAlAs半导体激光器,波长为0.78μm(近红外),5寸光盘的存储容量为0.76GB,即CD系列光盘;第二代光盘存储的光源用GaAlInP激光器,波长为0.65μm(红光),存储容量为4.7GB,即数字多功能光盘(DVD)系列;第三代光盘存储已经兴起,使用GaN半导体激光器,波长为0.41μm(蓝光),存储容量可达27GB,为高密度数字多功能光盘,即HD-DVD光盘(蓝碟)。20世纪80年代后期出现的磁光盘(MOD)技术和20世纪90年代初期出现的相变光盘(PCD)技术也得到了飞快发展,并且已经进入实用。
光盘存储的原理光盘是一种圆盘状的信息存储器件,它利用受调制的细束激光加热介质表面,使不同位置处的反射率改变,以记录下存储的数据。当有激光束照明介质层时,依靠各信息点处反射率的不同提取出被存信息。在光盘上写入信息的装置称为光盘记录系统,能从光盘上读出数据的装置是光盘重放系统。前者如光盘文件记录器,后者包括视频光盘放像机和光盘文件检索系统等。图8-1给出了光盘写入读出的原理示意图。
图8-1光盘写入读出原理示意图
光盘写入记录状态如图8-1(a)所示,载有音频、视频或文件信息的调制激光束被聚束透镜缩小成直径1左右的光点。细束激光的高能量密度加热记录介质表面,使局部位置发生永久性变形,或者使金属膜的结晶状态发生变化。这些都造成介质表面反射率的二值化改变。经过适当处理之后,在盘面上形成了轨迹为螺旋或同心圆状的一系列长短不同的微小凹坑或其他形式的永久性变形点。这些信息点的不同编码方式就代表了被存储的信息数据。
光盘读出状态如图8-1(b)所示,将照明激光束聚焦在光盘信息层上。当读岀激光束落在光盘信息层的平坦区域时,大部分光束被反射回物镜;当光束落在凹坑边缘时,反射光因衍射作用而向两侧扩散,只有少量反射光能折回物镜;当光束落在凹坑底部时,由于坑深为1/4波长,使反射光波相位恰巧与坑上的反射光相反,它们反相叠加的结果使坑内反射光最暗,从而提高了信号的对比度。用光电检测器接收反射回来的被信息点调制的光强,则输出信号的电流△/可表示为
△/=STEoR(x,y) (8-1)