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蓝光DVD技术

2022-12-25 来源:世旅网
提高存储容量是下一代光存储技术的重点,蓝光DVD在这方面的成果十分卓著。根据蓝光DVD规范1.0版的定义,单面单层的蓝光DVD盘片可提供最高27GB的容量,相当于6张4.7GB容量的DVD盘片。若采用类似DVD-9的双层技术,蓝光DVD盘片可以获得54GB的惊人容量,远远超出现有各类光存储,而实现这种超大容量的关键在于更短波长的激光和更高密度的光盘数据轨道,以及先进的寻址技术。 1、更精确聚焦的光头

根据雷利方程式(Rayleigh equation),要达到更精确聚焦的目的,就必须要减少激光头所使用激光的波长,或是提高光头物镜的光圈。因此更短的激光波长,可以使得蓝光DVD激光头发出的激光束被更准确聚焦在高密度的记录点上。蓝光DVD使用405纳米波长的蓝紫激光,相对于CD技术的780纳米和DVD技术的650纳米,蓝光DVD所用的读写激光波长要短的多,所以激光头所发出的激光束可以被更加精确的聚焦到高密度的记录点上。同样,相对于CD光头物镜的光圈0.45和DVD光头物镜的光圈0.6,蓝光DVD光头物镜的光圈值NA被提高到了0.85,这也是为了更准确的聚焦。

但当盘片本身产生扭曲、轴心不正等情况时,这就会引起问题。因为根据盘片对于倾斜的容许度公式( Disk Tilt Tolerance )α =1/(t)(NA)^3,容许度和盘片基板厚度 t 及 NA 值的 3 次方成反比。NA值的提高虽然可以有效提高聚焦的精度,但会造成光差增加,也就是造成波前相差,盘片对于倾斜的容许度必然下降。而如何解决这个问题,只有靠减少盘片数据层厚度,这就需要改变盘片的结构了。 高存储密度的盘片

既然已经能够精确的聚焦到记录点上,提高光盘的数据轨道密度就是理所当然的了。为了得到更高的存储密度,蓝光DVD盘片在轨道间距离和最小记录点长度上较前代的DVD有了很大的变化,轨距由0.74微米减少到了0.32微米,最小记录点长度由0.4微米减少到了0.16/0.149/0.138微米,当然这是在考虑到精确聚焦能力后的合理改变,也帮助蓝光DVD盘片的存储容量达到了23.3/25/27GB。

为了解决容许度的问题,蓝光DVD盘片数据层厚度只能达到0.1毫米,而数据层浅意味着覆盖在数据层上的聚醋酸脂保护层厚度仅有0.1毫米,这就造成了盘片保存的困难。0.1毫米的保护层表明任何细微的表面划痕都可能破坏到数据层,造成数据彻底损坏,盘片对于灰尘、指印的抵抗能力已经较CD、DVD盘片大为下降了。从目前的资料来看,蓝光DVD在聚集深度(焦点精度与深度的误差性指标,数值越小意味着要求更高,易受到干扰)、保护层厚度误差与灰尘噪音等方面,都稍逊色于其主要竞争对手HD DVD,这都与0.1毫米保护层的设计有很大关系。

而且由于采用全新的盘片结构,光盘制造商不可能使用现有的DVD生产线来完成光盘的生产,如果厂商想生产蓝光DVD盘片就需要花费巨资更换整个生产线。索尼开发的盘片生产线,单面双层BD生产速度为4秒,预计最终可缩短至3.5秒,双层光盘则为5秒,成品率仅为70%左右,又进一步加大了生产成本,较低的成品率也是困扰蓝光的一大问题。 3、新颖的寻址技术

仅仅使用更准确聚焦的技术还是不够的,寻址技术同样是光存储技术升级的必要条件。为此,蓝光DVD使用了相当新颖的寻址技术——抖颤寻址(Wobble Address),这种新颖的寻址方式实际上是最小频移键控方式(MSK)和锯齿状抖颤(STW)两种方式的组合体。MSK是由飞利浦和索尼推出的技术,特点是具有较高的信噪比,适用于获取位置信息;STW是松下推出的技术,特点是通过轨道边缘的锯齿方向来表示地址信息,更适合应用于那些类似轨道跳跃的抖颤转换。其中,真正标明物理地址的则是STW技术。 STW 的全称SawTooth Wobble (锯齿抖动),它是通过轨道边缘的锯齿方向来表示地址信息

一种技术(图2)。在该技术中,蓝光DVD盘片得基本地址信息被称作预凹槽地址(ADIP),一个ADIP可存储1bit地址信息,它由56个抖颤组成,而这56个抖颤可分为利用MSK方式调制的区域和利用STW方式调制的区域,前者用来确定抖颤的位置,后者用来判断具体位置所表达的是二进制的1还是0。可见,这种方式在性能与兼容性方面做到了最好的平衡,更是多层记录时的首选方案。

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