信息存储与安全课程总结

1、信息存储与安全课程总结第1章 课程内容1.1 LED封装技术及其植物工场应用本节主要讲解LED发光原理、现代LED封装技术和LED植物生长灯和植物工厂。LED发光的原理主要基于二极管的电子特性：PN结，放出光子。重点讲述了如何产生白光，利用蓝光LED和荧光粉可以产生基于红绿蓝三色光的白光。LED封装技术主要讲解了传统的封装技术存在的问题和几种新型封装技术。植物工厂，主要是利用LED作为光源控制植物生长，相较于传统农业生产具有很大的优势，介绍了LED植物生长灯的配光原理。1.2 光存储技术简介数字光盘在信息产业中即使基础产业也是核心产业。光存储主要有光盘、光卡、光带三种形式。光盘的发展经历了CD

2、到DVD到HDDVD的过程。数字光盘的优势是：记录密度高；保存时间长；成本低；数字化；携带方便。介绍了光存储的读出原理：利用反射率变化的原理，反射率变化时为 “1” 码，反射率不变时为 “0” 码。同时也介绍了光存储的几种记录格式：CD扇区格式、DVD数据格式等，以及两者的差别。1.3 光学读取头原理及设计方法本节主要介绍了光学头的分类、光学设计方法、力矩器设计方法光学头装配工艺和光学头评价技术。光学头的分类可以根据用途、结构、技术进展等进行分类。主要介绍了单物镜DVD光学头和双物镜DVD光学头以及全息激光器DVD光学头。光路系统原理图如图1所示。图 1 光路系统原理图力矩器是光学头中的执行机

3、构，实时调整物镜与盘片之间的偏差。力矩器由两部分组成：固定部分、可动部分。力矩器的性能直接影响光学头的读盘性能。悬线力矩器的工作原理如图2所示。FO/TR coil 和 lens都固定在一个可活动的部件上如果coil上通电流受磁力作用，活动部就带lens上下和左右运动。图 2工作原理光学头装配工艺，由4步组成：ACT组装及倾角调整；滑动架固定光学元器件组装；PDIC及LD调整；调整及评价。光学头评价，主要参考一下6个参数：光学性能参数；激光功率性能参数；光电探测器组件（PDIC）性能参数；力矩器性能参数；伺服性能参数；HF信号性能参数。通过这6个参数对光学头进行评价。1.4 光盘伺服控制技术本

4、节先对光盘伺服系统做了概述，之后介绍了激光恒功率控制系统、聚焦和循迹伺服系统、主轴伺服系统。最后介绍了光盘机伺服系统的工作过程。DVD伺服系统功能要求: 激光器的恒功率控制功能；读取光斑的精确定位功能；主轴电机的恒线速或恒角速控制以及远距离跳轨功能；DVD和CD盘片识别以及DVD单双层读取控制功能；DVDCD数据解调及缓冲功能；主机接口和通讯功能。光盘伺服有4种：激光功率自动控制；读取光斑的轴向定位功能（聚焦伺服）；读取光斑的径向定位功能（循迹伺服）；主轴电机的恒线速或恒角速控制。聚焦和循迹伺服控制，执行机构是力矩器，检测机构是光学探测器。聚焦和循迹伺服控制系统方框图如图3所示。图 3 聚焦和

5、循迹伺服控制系统方框图主轴伺服系统控制方框图如图4所示。图 4 主轴伺服系统控制方框图1.5 全光信息技术体全息图可用于大容量高效率全息存储，因为当照明光角度稍有偏离，便不能得到衍射像，因而可以以很小的角度间隔存储多重三维图象，而不发生象串扰。体全息数据存储机理：待存储的数据（数字或模拟）经被调制到信号光上，形成一个二维信息页；与参考光在记录介质中发生干涉，利用材料的光折变效应形成体全息图，从而完成信息的记录；读出时使用和原来相同的参考光寻址，可以读出相应的存储在晶体中的全息图，然后使用光信号探测器件如将读出的图像输入到计算机中。体全息存储的特点：存储密度高、容量大；数据传输速率高、寻址速度短

6、；数据冗余度高；存储寿命长。1.6 光刻技术光刻技术利用光致抗蚀剂（或称光刻胶）感光后因光化学反应而形成耐蚀性的特点。是芯片制造的重要环节，占用芯片制造40%-50%的时间，决定着芯片的最小特征尺寸。集成电路工艺所采用的主流光刻技术：248nm DUV技术（KrF准分子激光）；193nm DUV技术（ArF准分子激光）；193nm 沉浸式技术。新一代的替代光刻技术主要有：157nm F2；EUV光刻紫外线光刻；电子束投影光刻；X射线光刻；离子束光刻；纳米印制光刻。EUV光刻紫外线光刻采用分步投影光刻系统，只是改变光源的波长，即采、用波长更短的远紫外线。采用的EUV进行光刻的主要难点是很难找到合

7、适的制作掩膜版的材料和光学系统。第2章 实践过程2.1 拆解实验第一步是拆解实验室现有DVD读写头，如图5所示。拆解的过程中，主要利用螺丝刀和焊枪。螺丝刀卸下固定螺丝，焊枪融化焊点。最终得到DVD头的爆张图效果。这个过程中出现的问题主要是：容易损坏物镜、全反镜、半反镜、准直镜等光学器件；阻尼胶难以去除，容易弄弯铜丝；点胶过多，轭铁拆卸困难，易损坏力矩器塑料框架结构。图 5 实验中拆解DVD头2.2 力矩器安装图 6 力矩器实物图组装后的力矩器如图6所示。力矩器部分由以下几部分组装而成：4根铜丝（1根黄色，三个白色）、线圈、2块轭铁、2块磁铁、PCB板、螺丝组成、物镜。在安装的过程中有以下6点需

8、要注意：1）2块磁铁放入轭铁中，安装时，相对的面的极性相同，均为N极；2）放置线圈的时候，锥形孔小孔在前，否则铜丝无法插入；3）插入4根铜丝时，黄色的铜丝右上方，且在插入的过程中，铜丝不能发生弯曲变形；4）物镜凹面向上，安装过程须保证物镜干净；5）焊接铜丝与PCB板时，需注意不能弄弯铜丝；6）点阻尼胶的时候，保证胶充满凹槽。2.3 电路板焊接焊接后的PCB板如图7所示。这个过程中一共需要焊接三处，上方两处为点焊，下方焊点多而密采用拖焊。点焊的时候，先焊接一个点固定，之后进行焊接，这个过程选择尖头焊枪。拖焊的过程中，先融化得到一个球形，之后拖动焊枪进行焊接，这个过程选择粗头焊枪。焊接完成后，在显

9、微镜下检查焊点质量，检查是否存在短路、断路现象。检查合格后，利用实验室检测设备进行检测。图 7 PCB板实物图2.4 光学部分安装组装后的光学部分如图8所示。光学部分包含四种光学元件：光栅、准直镜、全反镜、半反镜。需要点三次胶水进行固定。这个过程中最需要注意的是光学器件的位置。需要注意一下四个问题：准直镜凸面向上；光栅U型一面向上，缺口对准塑料框架缺口；半反镜镀膜一面朝向光栅；全反镜镀膜一面朝内。这个步骤装好全反镜之后要检测一次是否合格，装好半反镜也要利用实验室设备检测是否合格。全反镜与半反镜的镀膜面的确定，提供了一种有效的方法，通过逆着光路看相邻面上是否存在分界线来确定是否为镀膜面。图 8

10、光学部分2.5 整体焊接整体焊接效果如图9所示。其中PCB板左上方软排线与激光头LD焊接，右上方与力矩器焊接。LD的安装，由于静电会损坏LD，因此整个过程需要携带静电手环，同时不能有大幅运动，以免产生静电。焊接软排线与LD的时候，先焊接右数第二个焊点，之后再焊接其余三个点。这个过程中需要注意，自攻螺丝攻螺纹的过程中不能滑丝，否则之后步骤无法正常进行。图 9 整体焊接实物图2.6 调试装配过程中的调试过程主要有两个步骤，一是将光学部分和PCB板焊接好之后，对光轴进行调整。调整过程如图10所示。这个过程，控制仪器上方和右侧的两个螺旋调距，直到三个光斑移动到中心位置。之后用螺丝固定，拧螺丝的过程中，

11、左边拧一圈、右边拧一圈，这样能够保证光斑不发生明显移动。图 10光轴调节另一个调试步骤是在焊接好力矩器之后，做最后的点胶之前，对激光头进行最终调试，过程如图11所示。得到图11所示的波形之后，进行最终点胶，得到激光头。这个过程中会出现很多问题，大多是之前的步骤中存在的问题。主要问题出现在PCB焊接和力矩器上。焊接过程中存在短路和断路，力矩器磁铁的极性错误等都会造成调不出正确的波形。图 11示波器调试第3章 学习总结通过本课程的学习和实践过程，掌握了光盘存储的原理、激光器头的工作原理和设计方法、LED发光原理、全息成像技术。通过实践过程，熟悉了激光器头的制作工艺，增加了动手能力。实践过程中收获很多，也发现了很多问题。激光器头由20多个大大小小的零部件组成，这个过程包括点胶、焊接等工艺。每一个过程都有着较为精细的要求和标准，都不能按着自己想象的来。如果在某一个工艺中存在较大偏差，都将导致最后无法得到预期效果。