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光學信息存儲中各器件的作用

發布時間: 2022-12-06 10:58:58

A. 光存儲的分類有哪2種

只讀型和可重寫型光存儲。


光存儲器

光存儲器是由光碟驅動器和光碟片組成的光碟驅動系統,光存儲技術是一種通過光學的方法讀寫數據的一種技術,它的工作原理是改變存儲單元的某種性質的反射率,反射光極化方向,利用這種性質的改變來寫入存儲二進制數據.在讀取數據時,光檢測器檢測出光強和極化方向等的變化,從而讀出存儲在光碟上的數據.由於高能量激光束可以聚焦成約0.8μm的光束,並且激光的對准精度高,因此它比硬碟等其他存儲技術具有較高的存儲容量.

光存儲器的特點:

最常見的光碟(CD)能在單面上存儲超過60分鍾的不可刪除的音頻信息。光存儲器的製造成本低,其技術的成功認為是計算機數據存儲技術上的一次革命。

光存儲器用激光讀取存儲在媒質中的數據.凹面表示1,凸面表示0。因為需要機械電氣部件,所以光存儲器單元比起半導體存儲來讀寫速度慢,體積大,但它們比較便宜而且存儲容量大。

幾種常用的光存儲器:

常用的光碟系統有:CD(光碟),CD-ROM(光碟只讀存儲器),CD-R(可刻錄光碟),CD-RW(可重寫光碟),DVD(數字視盤),DVD-R(可刻錄DVD),DVD-RW(可重寫DVD)。

CD:存儲數字音頻信息的不可擦光碟,標標准系統採用12厘米大小,能記錄連續播放60分鍾以上的信息。

CD-ROM:是由音頻光碟(簡稱CD)發展而來的一種小型只讀存儲器,用於存儲計算機數據的不可擦只讀光碟.標准系統採用12厘米大小,能存儲大於550M位元組的容。

DVD數字化視頻盤:製作數字化的,壓縮的視頻信息以及其他大容量數字數據技術。

可擦光碟:使用光技術,但容易擦去和重復寫入的光碟,有3.25英寸和5.25英寸兩種,容量通常用650M位元組。

光存儲器主要應用在計算機中進行信息的存儲,已經是計算機用來存儲信息的一種不可缺少的器件了。

B. 光存儲的類型

光學技術、激光技術、微電子技術、材料科學、細微加工技術、計算機與自動控制技術的發展。光存儲是由光碟表面的介質影響的,光碟上有凹凸不平的小坑,光照射到上面有不同的反射,再轉化為0、1的數字信號就成了光存儲。

當然光碟外面還有保護膜,一般看不出來,不過你能看出來有信息和沒有信息的地方。刻錄光碟也是這樣的原理,就是當刻錄的時候光比較強,燒出了不同的凹凸點。

存儲原理:

無論是CD光碟、DVD光碟等光存儲介質,採用的存儲方式都與軟盤、硬碟相同,是以二進制數據的形式來存儲信息。而要在這些光碟上面儲存數據,需要藉助激光把電腦轉換後的二進制數據用數據模式刻在扁平、具有反射能力的碟片上。

以上內容參考:網路——光存儲

C. 光學存儲器的工作原理

抓住光波

(英)《新科學家》

在慕尼黑大學的實驗室里,阿希姆.維克斯福特和他的同事們找到了一種捕獲光束的方法,他們可以把光束存儲一會兒,然後再把它放走。

光學夢想

這是一種絕妙的方法,並且可能具有深遠的意義,因為在現有的計算機中攜帶和傳送數據的電子有其局限性,它們會相互影響。它們需要電線才能運動,並且它們傳送信息的速度較慢。
而光束則具有通信和計算機技術人員所盼望的理想特性,其信息載運能力(或者說帶寬)非常巨大。一束激光脈沖一秒鍾可傳輸整部《不列顛網路全書》。光束還能輕而易舉地分成很多單束光束,使其成為並行處理的理想媒介,而人們廣泛認為並行處理是高速計算技術的未來發展趨勢。當然,光束還具有速度快的優點,宇宙中沒有什麼東西比光束更快了。
雖然光束運動速度快而且攜帶的數據多,但它正如一輛剎車失靈而失控的郵政列車,如果你想獲得數據,必須讓它撞上什麼東西使它停下來。近年來,物理學家已設計出一些非常奇特的牆壁供光束撞擊,這些研究統稱為光電子學——這是把光所攜帶的數據轉換成普通機器所使用的電子形式的技術。
光電子學使你能夠把信息以光速從一個地方傳送到另一個地方,在越洋電話線纜、電視遙控器等各個領域都可見到光電子設備的身影。但歸根結底,你仍然要把光束的驚人速度和傳輸容量轉換成緩慢的電子流,從而受到導電物體變幻莫測的電學現象的限制。如果你能夠使用光而不是電子,那麼就有可能建造超高速的設備——如光學計算機。
為了實現這一夢想,必須設法讓光束在某些地方滯留一段時間以備使用——實際上滯留時間要足夠長,以使光束能夠充當光傳導數據的存儲器。

光存儲器

人們多年來一直在尋找製造這種光學存儲器的方法。他們嘗試了各種各樣的方法,有的方法要利用古怪的量子效應,有的方法則顯得直截了當(比如讓光在一個光纖做成的線圈中運行一段時間等)。
維克斯福特說,這些裝置的缺點在於它們的體積一般很龐大,為了把光滯留百萬分之一秒,你需要300米長的光纖,並且它們還難以控制。他說:「理想的光學存儲器應該是一個小型容器,進入容器中的光信號應該能夠按人們的需要保留一段時間,然後再以光的形式釋放出來。」
這差不多就是他的研究小組今年早些時候在《科學》雜志上公布的成果:一種把光存儲在比一個句號還要小的存儲裝置中的切實可行的方法。而且,他們使用的是半導體材料,這使這種裝置非常容易製造並且與現有的電子技術相結合。
從理論上說,用半導體製造光學存儲器應該很容易。半導體中電子的能量分布在兩個寬能帶上。大多數電子處於價電子帶中,在這個能帶上電子與特定的原子結合在一起。如果給予它們足夠的能量,它們就會躍遷到傳導帶,此時它們變得能夠自由移動,留下一些行為像帶正電的粒子一樣的空穴。因此,如果你把帶有適當能量的光子打到半導體上,這些光子將被吸收,留下一些電子一空穴對,不管是電子還是空穴都可存儲原來的光。
但是,製造一種能夠捕獲、存儲和釋放光的存儲器則要困難得多。

另闢蹊徑

為了克服這個障礙,維克斯福特和同事們利用了一種令人意想不到的現象:聲波。這個科研小組是在研究控制電子運動的新方法時找到這個解決方案的。他們發現表面聲波——施加到晶體表面的波浪形壓力——是一種大有希望的控制電子的方法。
製造出這些壓力很簡單——只需要在鈮酸鋰等壓電材料上施加交流電壓即可。變化的電壓使壓電材料的晶格舒張和彎曲,產生一種沿著材料運動的壓力波。當壓力波運動時,會產生一個強電場,這個電場能夠用來捕捉和傳送電子。
維克斯福特和同事們使用這些聲波移動電子時意識到,這些波還有另外一個用途:把由光導致的電子—空穴對分隔開來。這些波產生的強大電場把半導體平整的傳導帶和價電子帶扭曲成規則的正弦波形狀。當電子—空穴對遇到波峰和波谷時,它們會被彼此分隔,電子移動到波峰,而空穴則移動到波谷。
1997年,由維克斯福特的學生之一卡斯滕*勒克領導的一個研究小組宣布,他們用以銦鎵為基礎的多層半導體在壓電材料上製成了一個微小的「三明治」,並且使用一個高頻電場製造出一種聲波。
一束紅外激光脈沖使半導體產生一些電子—空穴對,這些電子和空穴旋即被電場分隔開來。由於電子和空穴隔開的距離大約有1微米,從而無法再次結合,這些電子—空穴對只好保存促使它們產生的光子的能量。
勒克和他的同事們設法把能量保存了幾個微秒的時間——這比自然條件下電子—空穴對的存在時間長了幾千倍。
但是這里有個難題:所有這些實驗都是在只比絕對零度高4度的液氦低溫中進行的,並不便於在日常電器中使用。目前,維克斯福特則向人們表明,通過採用砷化鎵和砷化鋁半導體層,並且在表面裝上一個透明的電極用來產生電場,在液氮溫度下也能取得同樣的結果。
他們設法把光存儲了35微秒。而且,通過使用一種靜止的電場把電子和空穴隔開,他們做出的晶元在尺寸上只是勒克所用晶體的一個零頭。通過進一步改善設計,他們認為能夠在室溫下運行的裝置沒有理由不會很快做成。

前景遠大

維克斯福特說,只要你知道了原理,就像生活中的平常事情一樣,製造一個光學存儲器是非常容易的。
掌握了基本的原理之後,維克斯福特和他的同事們正在越來越多地考慮這種「聲光」裝置的可能用途。他們認為,這種存儲器的靈活性為製造一系列的裝置開辟了道路,這些裝置不僅能夠存儲光,而且還能夠處理諸如復合和分解(把很多輸入的光信號合成一個信號以及把一個信號分解成多個信號)這樣的任務。維克斯福特還發現他甚至能夠改變再次發出的光的波長,只需要壓擠半導體即可。他說,最終研究人員有可能利用這種裝置對附加的信息進行編碼。
目前,他們的注意力集中在對常規的通信和計算至關重要的動態隨機存儲器上。用一系列半導體單元或者「像素」製成的能夠處理光子的一種聲光裝置,有可能完成常規電子裝置無能為力的任務。維克斯福特說:「光學動態隨機存儲器在諸如光學模式的識別和圖像處理等領域具有誘人的應用潛力。」
除了使用光,他預見還能使用表面聲波產生的電子—空穴對裝載和讀取每個存儲單元。存儲的信息甚至能夠從一個單元移動到另外一個單元以供處理。
從長遠看,聲光元件也許能夠為開發未來的光學計算機做出貢獻。使用激光而不是電線並且利用光束固有的並行性質,這種計算機可能成為除了量子計算機外的終極數碼處理器。

D. 光存儲器的幾種常用的光存儲器

常用的光碟系統有:CD(光碟),CD-ROM(光碟只讀存儲器),CD-R(可刻錄光碟),CD-RW(可重寫光碟),DVD(數字視盤),DVD-R(可刻錄DVD),DVD-RW(可重寫DVD)。
CD:存儲數字音頻信息的不可擦光碟,標標准系統採用12厘米大小,能記錄連續播放60分鍾以上的信息。
CD-ROM:是由音頻光碟(簡稱CD)發展而來的一種小型只讀存儲器,用於存儲計算機數據的不可擦只讀光碟.標准系統採用12厘米大小,能存儲大於550M位元組的容。
DVD數字化視頻盤:製作數字化的,壓縮的視頻信息以及其他大容量數字數據技術。
可擦光碟:使用光技術,但容易擦去和重復寫入的光碟,有3.25英寸和5.25英寸兩種,容量通常用650M位元組。
光存儲器主要應用在計算機中進行信息的存儲,已經是計算機用來存儲信息的一種不可缺少的器件了。

E. 光儲存設備包括哪些

也許乍聽到「光存儲設備」,很多人都不知道是什麼。其實就是平常所說的「光碟機」。 [1]
光存儲設主要可以歸為CD光碟機、DVD光碟機、CD刻錄機、DVD刻錄機、Combo。 光碟機雖然在1991年的時候就已經問世,但是發展顯得非常緩慢。1993年,第二代MPC規格問世,光碟機的速度已變成了雙倍速,傳輸率達到了300KB/S,平均搜尋時間為400ms。1995年夏,Multimdeia PC Working Group公布第三代規格標准,光碟機速度提高到四倍速,數據傳輸率為600KB/S,數據的平均時間不大於250ms。兼容光碟格式:CD-Audio、CD-Mode1/2、CD-ROM/XA、photo-CD、CD-R、Video-CD、CD-I等。再以後,光碟機提速也成為各家廠商技術發展的主要目標,速度從4倍速、8倍速,一直提高到48倍速 、52倍速不等。隨著技術的發展和成熟,光碟機的價格已經下降了一個可以接受的水平,當時間進化到97年左右的時候,光碟機已經開始普及開來了。雖然光碟的容量達到了640M的大小,但是人類的追求是永無止境的,人們渴望可以在碟片上面存儲更多的數據。在這種情況下,DVD及DVD光碟機也就問世了。開發之初,DVD的意義為Digital Video Disc(數字視頻光碟),只能存儲視頻、音頻信息。而當DVD擴展其功能之後,DVD不但可以存儲MPEG2的視頻、音頻信息,而且可以存儲計算機程序、文件數字信息,滿足人們對大存儲容量、高性能的存儲媒體的需求。這種集計算機技術、光學記錄技術以及影視技術為一體的媒介便成為Digital Versatile Disk(數字通用光碟)。我們談DVD,當然要說DVD聯盟這個官方組織,這一組織最初由Hitachi、JVC、Matsushita、Mitsubishi、Philips、Pioneer、Sony、Thomson、Time Warner 和Toshiba這十家公司於1995年9月發起形成,1997年5月,基於這一聯盟基礎上的一個國際性的開放性組織??「DVD論壇」宣告成立,這一組織已經吸引了超過200個的組織成員。這個組織的總目標是促進和發展DVD 形式,協調DVD規格和對DVD技術領域的公司發放許可。有專門的工作組著手於DVD技術不同方面的工作,並對一些規格制定國際標准。它們對於推動DVD標准和技術的發展起了不可估量的重要作用。如今,不少的規格已經成為國際標准。DVD的原理與光碟機大同小異,在可以讀取DVD光碟的時候也能讀取DVD光碟。一張DVD光碟的最小儲存能力達到了4.7GB。而隨著DVD技術的發展,單面雙層、雙目雙層技術等不斷開發出來,DVD可以存儲的數據容量也急速的增大。DVD吸引人們的不僅僅是數據儲存方面,而在影像方面,DVD影像可以提供比CD影像清晰好幾倍的效果,並且支持5.1聲道,相比CD的立體聲,DVD可以說是佔有絕對優勢。DVD在1997年開始進入市場,但是在很長一段時間內,由於高昂的價格和對PC處理能力的不低的要求使得DVD光碟機無法進入普通百姓的家裡。而這幾年DVD價格的大調整,使得越來越多的用戶選擇DVD來代替光碟機,DVD代替光碟機的潮流已經是無法抵擋了。而DVD的格式初期有:DVD-ROM(用於數據記錄,包括電腦應用的多媒體數據;)、DVD-Video(用於記錄家庭影音設備或者DVD-ROM驅動器的視頻信息。這種格式具有版權保護功能)、DVD-Audio(用戶記錄高品質的多音軌音頻),但是由於部分成員考慮到市場的問題,刻錄格式還沒有達到統一意見,使得DVD格式非常的多,包括:DVD-ROM、DVD-Video、DVD-Audio、DVD+RW、DVD-RW、DVD-R、DVD+R、DVD-VR。DVD標準的混亂局面已經不可避免地影響到了DVD的下一代標准。新一代DVD標准一直是世界家電業和IT業共同關注的焦點,世界電子企業為了統一下一代DVD標准而專門組建了DVD聯盟,但由於東芝和NEC的退出,以及台灣HD-DVD標準的提出,已經變得四分五裂。