隨著藍光盤攝像機和錄像機的出現(xiàn),電視傳媒行業(yè)從傳統(tǒng)磁帶記錄走向了光盤記錄。雖然這是光技術在廣電領域應用的一小步,卻是廣電科技與時俱進的一大步。
E{vbO/|kf 大約40年前,人類已經(jīng)擁有第一根海底光纜。光通訊,在電信高端領域,方興未艾。時至今日,在實驗室,日本NEC和法國阿爾卡特公司分別實現(xiàn)了總?cè)萘繛?0.9Tb/s(273x40Gb/s)和總?cè)萘繛?0.2Tb/s(256x40Gb/s)的傳輸容量最新世界記錄。而單模光纖的無中繼傳輸已經(jīng)達到4000KM。從技術上看,再有5年左右的時間,實用化的最大傳輸鏈路容量有可能達到5-10Tb/s。簡言之,網(wǎng)絡容量將不會受限于傳輸鏈路。
@2#lI 以下我們分別對光存儲和光傳輸方面做以詳細闡述。
-nwypu 一 光存儲
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]U 資訊對儲存容量需求日增,光存儲技術在記錄密度、容量、數(shù)據(jù)傳輸率、尋址時間等關鍵技術上有著巨大的發(fā)展?jié)摿。業(yè)界一直在積極開發(fā)更高容量的各種儲存技術。藍紫色激光存儲技術(Blue-Violet Laser)、磁光盤存儲技術、做為硬盤(HDD)技術和磁光盤技術的結(jié)合的近場光盤技術超解析度儲存技術(Super RENS)、3D立體儲存技術(Multi Layers;Multi Level)以及熒光多層光盤技術FDM(Fluorescent Multilayer Disc)等相繼問世。
%z$#6?OK^ 傳統(tǒng)CD和DVD上有一層薄薄的反射層,和許多肉眼看不見的凹凸,它包含二進制信息。為了從這些盤片上讀出數(shù)據(jù),由一個半導體激光發(fā)生器產(chǎn)生特定波長的激光束,射向旋轉(zhuǎn)中的光盤片,然后反射光通過棱鏡和透鏡構(gòu)成的組鏡機構(gòu)再射向接收數(shù)據(jù)的光電裝置,而這個光電裝置連接的電路能夠辯識出激光所反射回來的數(shù)據(jù)。在光盤上,數(shù)據(jù)是凹槽(pits)及平面(lands)的型式來加以編碼,而光電裝置的電路能辯識出激光射中的平面及射中凹槽的所走距離差這就稱為相位提升(Phase Shift),而這個技術就是在光盤中資料儲存與讀取的基礎。經(jīng)由光電讀取裝置,反射回到的凹槽與平面的變化將會轉(zhuǎn)換成1與0的數(shù)位訊號,從而構(gòu)成數(shù)據(jù)流特征。DVD之所以容量比CD大,無非是在同樣面積的盤片上凹凸更多罷了。若要有效地縮小記錄點大小以提升記錄密度,必須使用短波長的光源;或者使用高折射系數(shù)的介質(zhì);或者提升透鏡的NA(數(shù)值孔徑)值。顯然在一個存儲容量巨大的盤片上,紅色激光根本無法辨識那么多更密集的凹凸了。因此索尼及其它公司紛紛轉(zhuǎn)向藍色激光的研究。藍色激光的波長較短,因此驅(qū)動器可以辨識出更小半徑的凹凸,盤片的容量就可以做的更大。現(xiàn)在的藍光盤技術不管是日歐韓9家AV產(chǎn)品制造商聯(lián)合制定的新一代光盤規(guī)格"藍光光盤",還是東芝和NEC向DVD論壇提出的"AOD(高級光盤,暫定名)"規(guī)格,只不過是商家為自己謀求更高的商業(yè)利潤而制定的不同的標準罷了。就核心技術上而言,沒有太大的區(qū)別。讓我們再深入了解一下藍光盤和高密度光存儲技術的發(fā)展趨勢。
!VzC&>'v^9 1、 藍光盤技術
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藍光盤技術屬于相變光盤(Phase Change Disk)技術,它與傳統(tǒng)光盤記錄不同,傳統(tǒng)光盤的記錄和讀出原理是利用磁技術和光技術相結(jié)合來記錄和讀出信息,而相變光盤的記錄和讀出原理只是用光技術來記錄和讀出信息。相變光盤利用激光使記錄介質(zhì)在結(jié)晶態(tài)和非結(jié)晶態(tài)之間的可逆相變結(jié)構(gòu)來實現(xiàn)信息的記錄和擦除。在寫操作時,聚焦激光束加熱記錄介質(zhì)的目的是改變相變記錄介質(zhì)晶體狀態(tài),用結(jié)晶狀態(tài)和非結(jié)晶狀態(tài)來區(qū)分0和1;讀操作時,利用結(jié)晶狀態(tài)和非結(jié)晶狀態(tài)具有不同反射率這個特性來檢測0和1信號。
1\.pMHv/ 實際的藍光盤應用藍紫色激光技術,能在直徑12公分的盤片上,儲存兩小時的高清晰度視音頻信號,在2002年2月發(fā)布的初期版本中,透過使用405nm的藍紫色電射半導體,NA(數(shù)值孔徑)值為0.85的讀取頭、以及0.1mm的光學透射保護層架構(gòu),藍光盤可以將12公分的單面光盤片資料儲存容量提升到27GB。它可以記錄兩小時的高清晰度視音頻信號,以及超過13小時的標準電視信號。
h2QmQ>y" 在資料轉(zhuǎn)換率方面,藍光盤可以將高清晰度的電視節(jié)目,以36Mbps的速度從攝像機轉(zhuǎn)換到播放媒體上,并能維持節(jié)目品質(zhì)。另外,它還具有任意影像捕捉,以及重覆播放等功能。
CvdN"k 在兼容性方面,由于藍光盤采用MPEG2碼流壓縮技術,因此它同時適用于數(shù)字廣播系統(tǒng),可執(zhí)行電視臺多種視頻記錄與播放。
2`-Bs 另外,在資料安全性部分,藍光盤也采用了一種獨特的ID寫入模式,可確保資料安全,并為盜版問題提出一套保護版權的解決方案。
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Fk;Rfqq 2、高密度光存儲技術的發(fā)展趨勢
Uw:"n]G]D? n&!-9:0 (1)采用近場光學原理設計超分辨率的光學系統(tǒng),使數(shù)值孔徑超過1.0,相當于探測器進入介質(zhì)的輻射場,從而能夠得到超精細結(jié)構(gòu)信息,突破衍射極限,獲得更高的分辨率,可使經(jīng)典光學顯微鏡的分辨率提高兩個數(shù)量級,面密度提高4個數(shù)量級。
G+m }MOQP7 Pzem{y7Ir (2)以光量子效應代替目前的光熱效應實現(xiàn)數(shù)據(jù)的寫入與讀出,從原理上將存儲密度提高到分子量級甚至原子量級,而且由于量子效應沒有熱學過程,其反應速度可達到皮秒量級(1O-12秒),另外,由于記錄介質(zhì)的反應與其吸收的光子數(shù)有關,可以使記錄方式從目前的二存儲變成多值存儲,使存儲容量提高許多倍。
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