河大版-信息技术-四年级下册-光盘

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光盘

光盘是以光信息做为存储的载体并用来存储数据的一种物品。分不可擦写光盘,如CD-ROM、DVD-ROM等;和可擦写光盘,如CD-RW、DVD-RAM等。

光盘是利用激光原理进行读、写的设备,是迅速发展的一种辅助存储器,可以存放各种文字、声音、图形、图像和动画等多媒体数字信息。

光盘定义:即高密度光盘(Compact Disc)是近代发展起来不同于完全磁性载体的光学存储介质(例如:磁光盘也是光盘),用聚焦的氢离子激光束处理记录介质的方法存储和再生信息,又称激光光盘。

原理

光盘是如何造出来的?对于这个问题,可能很多人都没有办法回答出来。我们的台式电脑,可以通过组装的形式来制造,例如把处理器、内存、硬盘、主板等配件,安装在机箱里,就形成了一台电脑。而一块主板则是通过电路板布线、贴片、焊接、插件、再焊接等步骤完成的。然而,一张薄薄的光盘,它又如何才能制造出来呢?

光盘原理

要了解光盘的制造原理,首先就要了解光盘的结构,其结构同制造过程密切相关。大家都知道,光盘只是一个统称,它分成两类,一类是只读型光盘,其中包括CD-Audio、CD-Video、CD-ROM、DVD-Audio、DVD-Video、DVD-ROM等;另一类是可记录型光盘,它包括CD-R、CD-RW、DVD-R、DVD+R、DVD+RW、DVD-RAM、Double layer DVD+R等各种类型。

根据光盘结构,光盘主要分为CD、DVD、蓝光光盘等几种类型,这几种类型的光盘,在结构上有所区别,但主要结构原理是一致的。而只读的CD光盘和可记录的CD光盘在结构上

没有区别,它们主要区别在材料的应用和某些制造工序的不同,DVD方面也是同样的道理。我们就以CD光盘为例进行讲解。

我们常见的CD光盘非常薄,它只有1.2mm厚,但却包括了很多内容。从原理图中可以看出,CD光盘主要分为五层,其中包括基板、记录层、反射层、保护层、印刷层等。我们分别进行说明。

从主要结构来讲,CD、DVD光盘的结构是一致的,只不过,它们的厚度和用料有所不同。在上面的介绍中,我们提到CD光盘的厚度为1.2mm,这个厚度是否可以改变?回答是否定的。

光盘

在实际应用中,读取和烧录CD、DVD、蓝光光盘的激光是不同的。大家都知道,CD的容量只有700MB左右,而DVD则可以达到4.7GB,而蓝光光盘更是可以达到25GB。它们之间的容量差别,同其相关的激光光束的波长密切相关。

一般而言,光盘片的记录密度受限于读出的光点大小,即光学的绕射极限(Diffraction Limit) ,其中包括激光波长λ,物镜的数值孔径NA。所以传统光盘技术要提高记录密度,一般可使用短波长激光或提高物镜的数值孔径使光点缩小,例如CD(780nm,NA:0.45)提升至DVD(650nm,NA:0.6),再到Blu-ray Disc盘片(405nm,NA:0.85)。

对于CD光盘,其激光波长为780nm,物镜的数值孔径NA为0.45,激光束会集到一点的距离需要1.2mm,这就决定了CD光盘基板的厚度为1.2mm。不管是CD光盘的基板过厚,还是过薄,激光束都不能会集到一点,从而严重影响数据的烧录和读取。

DVD光盘的激光波长为650nm,物镜的数值孔径NA为0.6,而激光束会集到一点的距离只需要0.6mm,这决定DVD光盘基板的厚度为0.6mm。不过,0.6mm的厚度太薄,其制造出来的光盘也会因为太薄而容易折断。因此,在DVD的实际制造过程中,会把两片0.6mm厚的

基板迭合在一起,共同组成1.2mm的厚度。当然,在这种情况下,只有一片基板在记录数据,而另一片基板则完全起保护的作用。

光盘的发展趋势是向高容量存储(如2010开始面世的DVD+R DL产品),业界的技术研发也以此为导向。

已经出现了单面双层的DVD盘片。单面双层盘片(DVD+R Double Layer)是利用激光(Laser beam)聚焦的位置不同,在同一面上制作两层记录层,单面双层盘片在第一层及第二层的激光功率(Writing Power)相同(激光功率为<30mW),反射率(Reflectivity)也相同(反射率为18%~30%),刻录时,可从第一层连续刻录到第二层,实现资料刻录不间断。

如何保护

随着VCD、DVD机的广泛使用,几乎每家都有些光盘,光盘高清逼真的音质及清晰的影像已被众多的人士所喜爱,而正确地保养光盘会令你长久享受到纯正的原声原味。

光盘因受天气、温度的影响,表面有时会出现水气凝结,使用前应取干净柔软的棉布将光盘表面轻轻擦拭。

光盘放置应尽量避免落上灰尘并远离磁场。取用时以手捏光盘的边缘和中心为宜。

光盘表面如发现污渍,可用干净棉布蘸上专用清洁剂由光盘的中心向外边缘轻揉,切勿使用汽油、酒精等含化成份的溶剂,以免腐蚀光盘内部的精度。

光盘在闲置时严禁用利器接触光盘,以免划伤。若光盘被划伤会造成激光束与光盘信息输出不协调及信息失落现象,如果有轻微划痕,可用专用工具打磨恢复原样。

光盘在存放时因厚度较薄、强度较低,在叠放时以10张之内为宜,超之则容易使光盘变形影响播放质量。

光盘若出现变形,可将其放在纸袋内,上下各夹玻璃板,在玻璃板上方压5公斤的重物,36小时后可恢复光盘的平整度。

对于需长期保存的重要光盘,选择适宜的温度尤为重要。温度过高过低都会直接影响光盘的寿命,保存光盘的最佳温度以摄氏20度左右为宜。

新型

日本东京大学的研究团队已经发现一种材料,可以用来制造更便宜、容量更大的超级光盘,可以储存的容量是一般DVD的5千倍。

这个研究团队的主持人、东京大学化学教授大越慎一(Shin-ichi Ohkoshi)表示,这种材料平常是能导电的黑色金属状态,在受到光的点击后会转变成棕色的半导体。这是一种

透明的新型氧化钛,在室温下受到光的照射,能够任意在金属和半导体之间转变,因而产生储存数据的功能。

大越慎一表示,这种材料是新一代光学储存装置的明日之星,它所制成的新光碟,容量是蓝光光盘的1千倍,而蓝光光盘的容量则是一般DVD的5倍。一般来说,一张DVD容量为4.7G,一张蓝光光盘容量为25G。最新的蓝光协会表示,新蓝光光盘容量可以达到128G。但是东京大学的最新光盘容量将达25000G,也就是所谓的25TB。

2012年11月,富士新技术单张盘片容量可达15TB。

富士胶片开发出了利用双光子吸收热量的新型光盘记录方式,现已确认可实现每层

25GB的记录密度,与蓝光光盘相同,并且该技术有可能实现多达20层的多层化。利用该技术可实现双面、总容量为1TB的光盘。此次开发的新型记录技术有两大特点,分别是(1)未来有可能通过一张光盘实现15TB的容量(2)有望实现与磁带同等的低成本,成本仅为HDD硬盘的1/3。

富士胶片此次的记录方式利用了适于实现多层化的双光子吸收现象。由于伴随双光子吸收产生的反应可以限定在激光焦点的较小范围内,因此可以增加记录层的数量。通过改变照射激光的照射时间,还可以控制凸形记录标志的高度,从而可实现多值化。根据推测,富士胶片“将来有可能实现容量为25GB/层×3倍(8值)×100层×2倍(双面)=15TB的光盘”。