Untitled Document100GB容量光盤不是夢
中國電腦教育報 2002-12-10
“DVD事件”讓我們吃夠了專利的苦頭,，也讓我們更重視“核心技術”了，近期我們欣慰地看到如此多的計算機獨創(chuàng)技術,，甚至核心的CPU,，今后我們還要制定自己的標準，“光存儲”就已經(jīng)邁出了這一步,。
光盤的核心是光存儲技術,，它是通過光學方式在光盤上進行信息讀寫的技術。光盤上“布滿”了記錄信息的“坑”,，在普通的VCD上我們能夠記錄大約650MB容量的數(shù)據(jù),，大約為1小時的電影節(jié)目?？墒?，有人聽說過能在普通CD-R盤片上刻錄3倍于650MB容量的刻錄機嗎？使用這種稱之為“多階CD刻錄機”的產(chǎn)品可以記錄2GB的數(shù)據(jù),，可錄下3個多小時的電影節(jié)目,。而且，用這種技術做成的光盤驅動器價格與普通光驅接近,，遠低于DVD光驅的價格,。
清華大學教授徐端頤（左2）與他的年輕團隊（本文作者錢坤，右2）
11月28日,，這項成果已經(jīng)開始了正式的產(chǎn)業(yè)化進程,，光盤驅動器、光盤錄像機樣機已研制成功,。普通光盤錄像機只需增加一個集成芯片即可成為多階CD錄像機,。這是以國家光盤工程中心為主的973項目組經(jīng)過3年研究，取得了這一獨創(chuàng)性成果,，并申報了9項中國專利和1項美國專利,。
由中科院院士母國光為主任的鑒定委員會認為，多波長多階存儲技術具有獨創(chuàng)性，可兼容現(xiàn)有技術,，總體上達到國際先進水平,，運用這項技術的多階光盤驅動器具有實際推廣應用價值，為我國光盤產(chǎn)業(yè)發(fā)展開辟了一條具有自主知識產(chǎn)權的道路,。
多階CD刻錄機是采用多階（MultiLevel 簡稱ML）光存儲技術的新型刻錄機,，由于采用了多階技術，可在容量為0．65GB的普通光盤上記錄2GB數(shù)據(jù),，而價格遠低于DVD光驅,。
普通盤片實現(xiàn)2GB存儲
在光存儲技術中，對于只讀光盤,，采用在盤片上壓制凹坑的辦法,，利用凹坑邊緣記錄“1”，平坦部分記錄“0”,；對于可擦寫光盤,，通過激光加熱改變盤片的反射率來產(chǎn)生凹坑。用“0”和“1”這兩種狀態(tài)來進行存儲的方法稱為二階存儲,，每個信息符（記錄一種狀態(tài)的最小物理單位）可以保存1 bit的數(shù)據(jù),；所謂多階存儲，就是在同一個信息符上記錄8種數(shù)據(jù)狀態(tài)（0,，1,，2,，…,，7）。具體的實現(xiàn)辦法有很多種,，可以利用信息坑的深度進行分階,，也可以利用材料的反射率變化得到多階，每個信息符可以保存3 bit的數(shù)據(jù),。從這個意義上來說,，采用多階刻錄技術可以將普通光盤的容量擴大到3倍，2GB≈650MB×3,。
縮短激光波長的思路
目前,，對于未來的光儲存技術，國際上一般是建立在“縮短激光波長”的基礎上,，與以上的“多階”的思路是有很大差異的,。無論是CD、DVD或下一代光盤Blu-ray Disc,，所存儲的數(shù)據(jù)都被記錄在光盤記錄材料層上的螺旋軌道上,。與CD光盤相比，DVD光盤的數(shù)據(jù)存儲軌道間的距離更近，這樣在一張光盤上就可以容納更多的軌道,。在DVD光盤中,，相近兩條軌道上的信息符之間的距離為0.74μm，比CD的1.6μm小一半以上,；在DVD盤上,，信息符的尺寸也更小，為0.4μm,，推出的Blu-ray Disc,，將采用405nm作為激光波長，信息符尺寸縮小到0.2μm以下,。這樣同樣一條軌道就可以容納更多的信息符,，大約是23.3 GB，從而儲存更多的信息,。
CD和DVD光盤數(shù)據(jù)存儲軌道間距和記錄點大小的比較示意圖,，光盤上記錄點的數(shù)量最終決定光盤存儲的信息量，在同樣尺寸的光盤上,，信息符尺寸越小,，光盤容量越大。
我們要實現(xiàn)單盤100GB
取長補短,，充分發(fā)揮各自技術的優(yōu)勢,，才能達到技術的巔峰。不只是多階技術可以擴大光盤容量,，多波長技術同樣可以達到提高容量的目的,。此次清華大學研制的系統(tǒng)既包括多階存儲技術，也包括多波長存儲技術,。多波長（Multi-Wavelenghth）光存儲技術,，是在同一記錄層上用多種波長的激光進行分別記錄。該記錄層由幾種材料混合而成,，其中一種材料只對某種激光敏感,，而不受其他幾種激光的影響。這樣,，同一信息符可以記錄多個信息,。系統(tǒng)中采用了三種不同的激光，可以理解為不同的顏色,，650nm的激光是紅色,，532nm是綠色，405nm為藍色,。如果在同一個信息符采用三種不同的光源意味著同一個信息符可以記錄3 bit數(shù)據(jù),。
縮小信息符尺寸,、采用多階存儲與采用多層存儲之間并不矛盾，如果三種方法使用,，可以實現(xiàn)光盤單盤容量100GB,。
任重道遠 前途光明
從上述說明可以看出，多波長,、多階存儲等新技術有著廣闊的應用前景,。負責多波長多階存儲項目的首席科學家、清華大學教授徐端頤說,，CD,、DVD這兩代光存儲技術的發(fā)展和規(guī)范，由國外廠商及研究機構所掌控,，我國的光存儲技術則比較落后,，而我們現(xiàn)在的研究成果“多波長多階存儲技術”是在光存儲技術中的物理格式這一關鍵層次上的創(chuàng)新。
運用此項新技術可以在原有技術基礎上大幅度提高存儲容量和數(shù)據(jù)傳輸率,，而無需改變記錄尺寸,，是DVD之后的下一代光存儲技術的一種新型解決方案，可與國外即將推出的藍光DVD競爭,。我國有可能憑借此項目取得的研究成果,，制定一套適合中國國情、具有獨立知識產(chǎn)權的光盤格式及標準,，有助于我國光存儲產(chǎn)業(yè)徹底改變受國外壟斷集團制約的局面,。
小知識：
多波長存儲方法是將每個平面床位改為多層床位，例如：旅館里一個面積為60平米的房間,，每個床位占據(jù)2平米,，這樣一棟房間里可以存儲60÷2=30 bit的數(shù)據(jù)。提高容量的傳統(tǒng)方法是縮小每個床位所占據(jù)的空間,，如果每個床位占據(jù)1平米,，那么一棟房間里可以有60個床位,，存儲60÷1=60 bit數(shù)據(jù),。
多波長存儲方法是將每個平面床位改為多層床位，雙波長存儲就好比旅館房間里都使用大學宿舍里那種上下鋪床位,。三波長存儲就是使用三層床位,，如果每個床位占據(jù)的面積還是2平米，那么一棟房間可以存儲60÷2×3=120 bit的數(shù)據(jù),。
從這個例子可以看出,，縮小信息符尺寸、采用多階存儲與采用多層存儲之間并不矛盾,，如果三種方法使用,，可以實現(xiàn)光盤單盤容量100GB,。
