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光学信息存储中各器件的作用

发布时间: 2022-12-06 10:58:58

A. 光存储的分类有哪2种

只读型和可重写型光存储。


光存储器

光存储器是由光盘驱动器和光盘片组成的光盘驱动系统,光存储技术是一种通过光学的方法读写数据的一种技术,它的工作原理是改变存储单元的某种性质的反射率,反射光极化方向,利用这种性质的改变来写入存储二进制数据.在读取数据时,光检测器检测出光强和极化方向等的变化,从而读出存储在光盘上的数据.由于高能量激光束可以聚焦成约0.8μm的光束,并且激光的对准精度高,因此它比硬盘等其他存储技术具有较高的存储容量.

光存储器的特点:

最常见的光盘(CD)能在单面上存储超过60分钟的不可删除的音频信息。光存储器的制造成本低,其技术的成功认为是计算机数据存储技术上的一次革命。

光存储器用激光读取存储在媒质中的数据.凹面表示1,凸面表示0。因为需要机械电气部件,所以光存储器单元比起半导体存储来读写速度慢,体积大,但它们比较便宜而且存储容量大。

几种常用的光存储器:

常用的光盘系统有:CD(光盘),CD-ROM(光盘只读存储器),CD-R(可刻录光盘),CD-RW(可重写光盘),DVD(数字视盘),DVD-R(可刻录DVD),DVD-RW(可重写DVD)。

CD:存储数字音频信息的不可擦光盘,标标准系统采用12厘米大小,能记录连续播放60分钟以上的信息。

CD-ROM:是由音频光盘(简称CD)发展而来的一种小型只读存储器,用于存储计算机数据的不可擦只读光盘.标准系统采用12厘米大小,能存储大于550M字节的容。

DVD数字化视频盘:制作数字化的,压缩的视频信息以及其他大容量数字数据技术。

可擦光盘:使用光技术,但容易擦去和重复写入的光盘,有3.25英寸和5.25英寸两种,容量通常用650M字节。

光存储器主要应用在计算机中进行信息的存储,已经是计算机用来存储信息的一种不可缺少的器件了。

B. 光存储的类型

光学技术、激光技术、微电子技术、材料科学、细微加工技术、计算机与自动控制技术的发展。光存储是由光盘表面的介质影响的,光盘上有凹凸不平的小坑,光照射到上面有不同的反射,再转化为0、1的数字信号就成了光存储。

当然光盘外面还有保护膜,一般看不出来,不过你能看出来有信息和没有信息的地方。刻录光盘也是这样的原理,就是当刻录的时候光比较强,烧出了不同的凹凸点。

存储原理:

无论是CD光盘、DVD光盘等光存储介质,采用的存储方式都与软盘、硬盘相同,是以二进制数据的形式来存储信息。而要在这些光盘上面储存数据,需要借助激光把电脑转换后的二进制数据用数据模式刻在扁平、具有反射能力的盘片上。

以上内容参考:网络——光存储

C. 光学存储器的工作原理

抓住光波

(英)《新科学家》

在慕尼黑大学的实验室里,阿希姆.维克斯福特和他的同事们找到了一种捕获光束的方法,他们可以把光束存储一会儿,然后再把它放走。

光学梦想

这是一种绝妙的方法,并且可能具有深远的意义,因为在现有的计算机中携带和传送数据的电子有其局限性,它们会相互影响。它们需要电线才能运动,并且它们传送信息的速度较慢。
而光束则具有通信和计算机技术人员所盼望的理想特性,其信息载运能力(或者说带宽)非常巨大。一束激光脉冲一秒钟可传输整部《不列颠网络全书》。光束还能轻而易举地分成很多单束光束,使其成为并行处理的理想媒介,而人们广泛认为并行处理是高速计算技术的未来发展趋势。当然,光束还具有速度快的优点,宇宙中没有什么东西比光束更快了。
虽然光束运动速度快而且携带的数据多,但它正如一辆刹车失灵而失控的邮政列车,如果你想获得数据,必须让它撞上什么东西使它停下来。近年来,物理学家已设计出一些非常奇特的墙壁供光束撞击,这些研究统称为光电子学——这是把光所携带的数据转换成普通机器所使用的电子形式的技术。
光电子学使你能够把信息以光速从一个地方传送到另一个地方,在越洋电话线缆、电视遥控器等各个领域都可见到光电子设备的身影。但归根结底,你仍然要把光束的惊人速度和传输容量转换成缓慢的电子流,从而受到导电物体变幻莫测的电学现象的限制。如果你能够使用光而不是电子,那么就有可能建造超高速的设备——如光学计算机。
为了实现这一梦想,必须设法让光束在某些地方滞留一段时间以备使用——实际上滞留时间要足够长,以使光束能够充当光传导数据的存储器。

光存储器

人们多年来一直在寻找制造这种光学存储器的方法。他们尝试了各种各样的方法,有的方法要利用古怪的量子效应,有的方法则显得直截了当(比如让光在一个光纤做成的线圈中运行一段时间等)。
维克斯福特说,这些装置的缺点在于它们的体积一般很庞大,为了把光滞留百万分之一秒,你需要300米长的光纤,并且它们还难以控制。他说:“理想的光学存储器应该是一个小型容器,进入容器中的光信号应该能够按人们的需要保留一段时间,然后再以光的形式释放出来。”
这差不多就是他的研究小组今年早些时候在《科学》杂志上公布的成果:一种把光存储在比一个句号还要小的存储装置中的切实可行的方法。而且,他们使用的是半导体材料,这使这种装置非常容易制造并且与现有的电子技术相结合。
从理论上说,用半导体制造光学存储器应该很容易。半导体中电子的能量分布在两个宽能带上。大多数电子处于价电子带中,在这个能带上电子与特定的原子结合在一起。如果给予它们足够的能量,它们就会跃迁到传导带,此时它们变得能够自由移动,留下一些行为像带正电的粒子一样的空穴。因此,如果你把带有适当能量的光子打到半导体上,这些光子将被吸收,留下一些电子一空穴对,不管是电子还是空穴都可存储原来的光。
但是,制造一种能够捕获、存储和释放光的存储器则要困难得多。

另辟蹊径

为了克服这个障碍,维克斯福特和同事们利用了一种令人意想不到的现象:声波。这个科研小组是在研究控制电子运动的新方法时找到这个解决方案的。他们发现表面声波——施加到晶体表面的波浪形压力——是一种大有希望的控制电子的方法。
制造出这些压力很简单——只需要在铌酸锂等压电材料上施加交流电压即可。变化的电压使压电材料的晶格舒张和弯曲,产生一种沿着材料运动的压力波。当压力波运动时,会产生一个强电场,这个电场能够用来捕捉和传送电子。
维克斯福特和同事们使用这些声波移动电子时意识到,这些波还有另外一个用途:把由光导致的电子—空穴对分隔开来。这些波产生的强大电场把半导体平整的传导带和价电子带扭曲成规则的正弦波形状。当电子—空穴对遇到波峰和波谷时,它们会被彼此分隔,电子移动到波峰,而空穴则移动到波谷。
1997年,由维克斯福特的学生之一卡斯滕*勒克领导的一个研究小组宣布,他们用以铟镓为基础的多层半导体在压电材料上制成了一个微小的“三明治”,并且使用一个高频电场制造出一种声波。
一束红外激光脉冲使半导体产生一些电子—空穴对,这些电子和空穴旋即被电场分隔开来。由于电子和空穴隔开的距离大约有1微米,从而无法再次结合,这些电子—空穴对只好保存促使它们产生的光子的能量。
勒克和他的同事们设法把能量保存了几个微秒的时间——这比自然条件下电子—空穴对的存在时间长了几千倍。
但是这里有个难题:所有这些实验都是在只比绝对零度高4度的液氦低温中进行的,并不便于在日常电器中使用。目前,维克斯福特则向人们表明,通过采用砷化镓和砷化铝半导体层,并且在表面装上一个透明的电极用来产生电场,在液氮温度下也能取得同样的结果。
他们设法把光存储了35微秒。而且,通过使用一种静止的电场把电子和空穴隔开,他们做出的芯片在尺寸上只是勒克所用晶体的一个零头。通过进一步改善设计,他们认为能够在室温下运行的装置没有理由不会很快做成。

前景远大

维克斯福特说,只要你知道了原理,就像生活中的平常事情一样,制造一个光学存储器是非常容易的。
掌握了基本的原理之后,维克斯福特和他的同事们正在越来越多地考虑这种“声光”装置的可能用途。他们认为,这种存储器的灵活性为制造一系列的装置开辟了道路,这些装置不仅能够存储光,而且还能够处理诸如复合和分解(把很多输入的光信号合成一个信号以及把一个信号分解成多个信号)这样的任务。维克斯福特还发现他甚至能够改变再次发出的光的波长,只需要压挤半导体即可。他说,最终研究人员有可能利用这种装置对附加的信息进行编码。
目前,他们的注意力集中在对常规的通信和计算至关重要的动态随机存储器上。用一系列半导体单元或者“像素”制成的能够处理光子的一种声光装置,有可能完成常规电子装置无能为力的任务。维克斯福特说:“光学动态随机存储器在诸如光学模式的识别和图像处理等领域具有诱人的应用潜力。”
除了使用光,他预见还能使用表面声波产生的电子—空穴对装载和读取每个存储单元。存储的信息甚至能够从一个单元移动到另外一个单元以供处理。
从长远看,声光元件也许能够为开发未来的光学计算机做出贡献。使用激光而不是电线并且利用光束固有的并行性质,这种计算机可能成为除了量子计算机外的终极数码处理器。

D. 光存储器的几种常用的光存储器

常用的光盘系统有:CD(光盘),CD-ROM(光盘只读存储器),CD-R(可刻录光盘),CD-RW(可重写光盘),DVD(数字视盘),DVD-R(可刻录DVD),DVD-RW(可重写DVD)。
CD:存储数字音频信息的不可擦光盘,标标准系统采用12厘米大小,能记录连续播放60分钟以上的信息。
CD-ROM:是由音频光盘(简称CD)发展而来的一种小型只读存储器,用于存储计算机数据的不可擦只读光盘.标准系统采用12厘米大小,能存储大于550M字节的容。
DVD数字化视频盘:制作数字化的,压缩的视频信息以及其他大容量数字数据技术。
可擦光盘:使用光技术,但容易擦去和重复写入的光盘,有3.25英寸和5.25英寸两种,容量通常用650M字节。
光存储器主要应用在计算机中进行信息的存储,已经是计算机用来存储信息的一种不可缺少的器件了。

E. 光储存设备包括哪些

也许乍听到“光存储设备”,很多人都不知道是什么。其实就是平常所说的“光驱”。 [1]
光存储设主要可以归为CD光驱、DVD光驱、CD刻录机、DVD刻录机、Combo。 光驱虽然在1991年的时候就已经问世,但是发展显得非常缓慢。1993年,第二代MPC规格问世,光驱的速度已变成了双倍速,传输率达到了300KB/S,平均搜寻时间为400ms。1995年夏,Multimdeia PC Working Group公布第三代规格标准,光驱速度提高到四倍速,数据传输率为600KB/S,数据的平均时间不大于250ms。兼容光盘格式:CD-Audio、CD-Mode1/2、CD-ROM/XA、photo-CD、CD-R、Video-CD、CD-I等。再以后,光驱提速也成为各家厂商技术发展的主要目标,速度从4倍速、8倍速,一直提高到48倍速 、52倍速不等。随着技术的发展和成熟,光驱的价格已经下降了一个可以接受的水平,当时间进化到97年左右的时候,光驱已经开始普及开来了。虽然光盘的容量达到了640M的大小,但是人类的追求是永无止境的,人们渴望可以在盘片上面存储更多的数据。在这种情况下,DVD及DVD光驱也就问世了。开发之初,DVD的意义为Digital Video Disc(数字视频光盘),只能存储视频、音频信息。而当DVD扩展其功能之后,DVD不但可以存储MPEG2的视频、音频信息,而且可以存储计算机程序、文件数字信息,满足人们对大存储容量、高性能的存储媒体的需求。这种集计算机技术、光学记录技术以及影视技术为一体的媒介便成为Digital Versatile Disk(数字通用光盘)。我们谈DVD,当然要说DVD联盟这个官方组织,这一组织最初由Hitachi、JVC、Matsushita、Mitsubishi、Philips、Pioneer、Sony、Thomson、Time Warner 和Toshiba这十家公司于1995年9月发起形成,1997年5月,基于这一联盟基础上的一个国际性的开放性组织??“DVD论坛”宣告成立,这一组织已经吸引了超过200个的组织成员。这个组织的总目标是促进和发展DVD 形式,协调DVD规格和对DVD技术领域的公司发放许可。有专门的工作组着手于DVD技术不同方面的工作,并对一些规格制定国际标准。它们对于推动DVD标准和技术的发展起了不可估量的重要作用。如今,不少的规格已经成为国际标准。DVD的原理与光驱大同小异,在可以读取DVD光盘的时候也能读取DVD光盘。一张DVD光盘的最小储存能力达到了4.7GB。而随着DVD技术的发展,单面双层、双目双层技术等不断开发出来,DVD可以存储的数据容量也急速的增大。DVD吸引人们的不仅仅是数据储存方面,而在影像方面,DVD影像可以提供比CD影像清晰好几倍的效果,并且支持5.1声道,相比CD的立体声,DVD可以说是占有绝对优势。DVD在1997年开始进入市场,但是在很长一段时间内,由于高昂的价格和对PC处理能力的不低的要求使得DVD光驱无法进入普通百姓的家里。而这几年DVD价格的大调整,使得越来越多的用户选择DVD来代替光驱,DVD代替光驱的潮流已经是无法抵挡了。而DVD的格式初期有:DVD-ROM(用于数据记录,包括电脑应用的多媒体数据;)、DVD-Video(用于记录家庭影音设备或者DVD-ROM驱动器的视频信息。这种格式具有版权保护功能)、DVD-Audio(用户记录高品质的多音轨音频),但是由于部分成员考虑到市场的问题,刻录格式还没有达到统一意见,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标准的混乱局面已经不可避免地影响到了DVD的下一代标准。新一代DVD标准一直是世界家电业和IT业共同关注的焦点,世界电子企业为了统一下一代DVD标准而专门组建了DVD联盟,但由于东芝和NEC的退出,以及台湾HD-DVD标准的提出,已经变得四分五裂。