陈涉(200907020005)《光电子技术基础》

计算机与信息工程学院教案 课程名称 教育学所用教材 光电子技术基础专业 电子信息科学与技术班级 09级学号 200907020005姓名 陈涉任课老师 马老师 教案内容 第9章光盘与光存储技术9 1光存储与光盘9 2只读存储光盘 ROM 9 3一次写入光盘 WORM 重点内容只读存储光盘 9 1光存储与光盘 光存储的容量要求越来越大 21世纪海量信息存储飞速发展是以互联网为代表的海量信息传输技术飞速发展的必然结果 记录方式正由磁记录经由磁光记录向全光记录发展 存储器件由磁带 磁盘经由磁光光盘向全光光盘发展 光存储包括信息的 写入 和 读出 过程 光盘 衬盘上淀积了记录介质及其保护膜的盘片光盘存储优点 1 存储密度高 2 数据传输速率高 3 存储寿命长 4 信息位价格低 5 更换容易光盘经历了四代 1 只读存储光盘 ROM ReadOnlyMemory 2 一次写入多次读出光盘 WORM WriteOnceReadMany 3 可擦重写光盘 REWRITE 简写作RW 4 直接重写光盘 OVERWRITE 简写作OW ROM与WORM应用最广 RW已商用化 OW光盘尚待完善 9 2只读存储光盘 ROM 9 2 1ROM光盘存储原理 将视频或音频信息通过信号发生器 前置放大器驱动电光或声光调制器 调制激光束以不同功率密度聚焦在甩有光刻胶的玻璃衬盘上 曝光光刻胶经显影 刻蚀 制成主盘 又称母盘 Master 经喷镀 电镀等工序制成副盘 又称印模 Stamper 经 2P 注塑形成ROM光盘总制备过程示意图如下 9 2只读存储光盘 ROM 9 2 2ROM光盘主盘与副盘制备工序 1 衬盘甩胶 衬盘精密研磨 抛光后超声清洗 使规格统一 表面清洁滴光刻胶后高速离心机甩胶 形成均匀光刻胶膜 放入烘箱中前烘 得到与衬底附着良好且致密的光刻胶膜 2 调制曝光 将膜片置入高精度激光刻录机中进行信息写入 若衬盘以恒定角速度旋转 刻录机光学头径向匀速平移 则可膜片上刻录出螺旋形信息道 将刻有信息的盘片放入显影液中进行监控显影正性光刻胶曝光部分脱落负性光刻胶 不曝光部分脱落各信息道出现符合调制信号的信息凹坑 形状 深度及坑间距与携带信息有关 这种携有调制信息 有凹凸信息结构的盘片就是主盘 常用正性光刻胶 所得主盘为正像主盘 3 显影刻蚀 9 2 2ROM光盘主盘与副盘制备 4 喷镀银层 在主盘表面溅射一层银膜用来提高信息结构的反射率 以便检验主盘质量作为下一步电镀镍的电极之一 5 电镀镍层 在溅射了银的盘片表面用电解的方法镀镍 使得主盘上长出一层厚度符合要求的金属镍膜 6 镍膜剥离 将上述盘片经过化学处理 使得镍模从主盘剥脱 形成一个副盘 7 上述主盘每一个都可以通过 5 6 步骤的重复 制得若干个副像副盘 而每一个副盘又都可以通过 5 6 步骤的重复 制得若干个正像子盘 9 2 3ROM光盘 2P 复制 将上述所得正像或副像子盘作为 印模 stamper 加工中心孔和外圆后装入 2P 喷塑器中 经进一步的 2P 复制过程来制作批量ROM光盘 2P photopolymerization 光致聚合作用 一词的缩写 图9 42P过程示意图 ROM的记录介质是光刻胶 记录方式是用声光调制的氩离子激光将信息刻录在介质上 然后制成主盘及副盘 再用副盘作为原模 大量复制视频录像盘或数字音像唱片 一个原模一般可复制至少5000片盘片 用户只要有一台播放机就能享受光盘上的逼真音 像节目 ROM光盘系统只能读取 不能录入 想自行录像录音 必须采用WORM光盘系统 9 3一次写入光盘 WORM 9 3 1一次写入方式利用激光光斑在存储介质的微区产生不可逆的理化变化进行信息记录的盘片记录方式 1 烧蚀型 2 起泡型 3 熔绒型4 合金化型 5 相变型图9 5一次写入方式烧蚀型率先推出商品 以之为实例 讨论光盘的介质优选 存储原理及结构设计 9 3 2写 读光盘对存储介质的基本要求 1 分辨率及信息凹坑的规整几何形状 为保证光盘能在高存储密度的情况下获得较小的原始误码率 图9 6上方为已记录的信息坑孔 坑孔边缘形状不规整的偏差程度用 表示 读取激光束从信息道无记录区扫入或扫出信息凹坑时定为读取信号的 1 否则为 0 得如图9 6下方所示读取信号波形 若存储密度108B cm2 每信息位仅占1 m2面积 存储介质应能保持这些显微坑孔的规整几何形状并以更高精度分辨他们的位置 这就要求边缘偏差 落在 100以内 以保证原始错位率小于10 8 2 没有中间处理过程3 较好的记录阈值4 记录灵敏5 较高的反衬度6 稳定的抗显微腐蚀能力7 与预格式化衬盘相容8 高生产率 低成本 图9 6读取分辨率示意图 9 3 3WORM光盘的存储原理 利用激光热效应对存储介质单层薄膜进行烧蚀时 存储介质吸收到达的激光的能量而超过存储介质的熔点时形成信息坑孔 WORM光盘常以聚甲基丙烯酸脂 PMMA 为衬底 厚1 2mm 上面溅射介质薄层用830nm激光聚焦在1 m2范围内 温度呈高斯型空间分布 当中心温度超过介质熔点Tm时 介质表面形成一熔融区 表面张力将此区拉开成孔激光脉冲撤去后孔边缘凝固 在记录介质膜上形成与输入信息相应的坑孔 但是此记录信息很难满足上述写 读光盘对存储介质的要求 原因 入射到膜面的激光能量E0一部分在膜面反射 ER 大部分被薄膜吸收 EA 一部分在薄膜中因径向热扩散而损失 E 剩余部分透射到衬盘中 ET 即 图9 7记录光的分配 9 3 3WORM光盘的存储原理 若要存储介质的灵敏度高 EA应尽量大 以更快更好地吸收能量 使光斑中心的温度尽快 超过介质的熔点 为此ER ET及 E都应尽可能小 考虑到上界面有半波损失以及铝的热导性 为此在记录层和衬底层之间加入一层金属