《大話光存儲（2）神秘的激光頭及藍光技術(shù)》要點：
本文介紹了大話光存儲（2）神秘的激光頭及藍光技術(shù)，希望對您有用。如果有疑問，可以聯(lián)系我們。

書接上文.《大話光存儲(1)光存儲基本原理》

【激光頭的秘密】

一個小小的激光頭是如何能夠檢測出如此精密的光反射樣式,以及如何知道當前光頭所處的位置,以及聚焦是否到位、是否處于光道正中央呢?激光頭上有4個正方形排列的精密感光二極管.其作用非常精妙.如下圖所示,當激光點未聚焦準確時,不管是離盤面過近還是過遠,其反射光的光斑都會是橢圓形,這樣的話A和C產(chǎn)生的光電流之和(A+C)會與(B+D)不相等,僅當聚焦準確時,二者才相等,這樣就可以通過負反饋電路反饋到控制光頭聚焦的電路上重新聚焦,從而最終穩(wěn)定聚焦.

當需要跳躍到對應(yīng)軌道上時,光頭徑向移動,通過檢測下方所越過的軌道溝槽數(shù)量從而精確算出目標軌道的所剩距離,從而負反饋到控制光頭移動的電路模塊,最終達到目標軌道上方.但是依然無法定位精準到軌道正中央.此時光頭的4個感光二極管再次發(fā)揮精妙的作用.如下圖所示：

如果光斑偏左,則A二極管總是超前D二極管率先檢測到信號,因為D在A的下方.同理,如果光盤偏右,則B的信號相位會超前C.所以,用于檢測聚焦的電路一樣可以用來尋軌.只要(A+C)的相位=(B+D)的相位,才意味著光頭處于軌道正中央.

上述的負反饋系統(tǒng),被稱為“伺服系統(tǒng)”,其本質(zhì)上是負反饋控制,基于連續(xù)變化的模擬線號.

當讀取信息時,電路檢測的則是光電流A+B+C+D,因為此時檢測是光斑的整體上的強弱,來判斷1和0.

然而,社會以及IT的發(fā)展實在是太快了,各種玩法層出不窮,眼花繚亂.冬瓜哥自從05年大學(xué)畢業(yè)之后,光盤基本就從日常生活中消失了.給PC安裝OS也都是從U盤啟動安裝.平時的一些珍貴內(nèi)容的歸檔,也基本放在了移動硬盤里.一張CDROM,700MB內(nèi)容,DVD格式4.7GB.而一個U盤/tf卡動輒32G,而且速度比光盤快得多,用起來也方便的多.再加上互聯(lián)網(wǎng)大提速的影響,用光盤來傳遞大容量數(shù)據(jù)的方式也逐漸被網(wǎng)絡(luò)下載所取代.這樣看來光盤似乎不占什么優(yōu)勢了?還得看場景,用于承載數(shù)據(jù)的販賣零售,或者在線業(yè)務(wù)肯定是不合適的.但是如果用于離線保存、歸檔,DVD這種低容量的制式在這個大數(shù)據(jù)時代又顯得比較雞肋了.

但是,目前最新的商用光存儲制式——藍光光盤,其容量可以做到單碟200GB,普及版的也能做到單碟25GB,碟片成本不過2塊人民幣左右.這似乎非常適合于離線或者近線存儲系統(tǒng).藍光光盤將會是離線存儲市場上全面取代磁帶系統(tǒng)的極具潛力的挑戰(zhàn)者.

【藍光光盤簡介】

顧名思義,藍光光盤就是采用藍色激光系統(tǒng)刻錄、或者預(yù)錄模具沖壓的光盤.其波長低至405nm,也就意味著其能夠在相同面積上存儲更多數(shù)據(jù).單面單層可達25GB,目前商用藍光盤最高容量達到了雙面每面4層,而主流為雙面每面3層,其容量共200GB,而其制造成本不過2塊人民幣,當然光驅(qū)還是比較貴的.

下圖中可以明顯看到藍光光盤的溝槽密度很高,而且也可以看到溝槽的波浪線,如前一篇文章所述,這個波形實際上是調(diào)制了一些控制信息進去的.

藍光光盤采用的是STW技術(shù)來編排波形以及解調(diào).STW 是一種地址調(diào)制技術(shù), STW 的全稱 SawTooth Wobble (鋸齒抖動),也就是上述的通過軌道邊緣的鋸齒方向來表示地址信息一種技術(shù).

早期的 STW 設(shè)計,由 36 個方向一致的抖動鋸齒合成一 bit 的數(shù)據(jù),完整的地址信息由 51bit 組成,在 BD 的規(guī)范中,改為使用 56 個抖動鋸齒合成一 bit 的數(shù)據(jù).在這 56 個抖動中,利用 MSK)(一種調(diào)制方式,最小頻移鍵控) 和 STW 兩種方式來嵌入上述的 1 位地址信息. 56 個抖動可分為利用 MSK 方式調(diào)制的區(qū)域和利用 STW 方式調(diào)制的區(qū)域,前者通過 MSK 方式調(diào)制來確定抖動位置、后者則是利用 STW 方式的“鋸齒”方向來判斷“ 0 ”、“ 1 ”信息.

STW 的檢測原理,軌道的抖動形狀由一個正弦波形和一個方波形組成,在方波形區(qū)所回饋的檢測的頻率是正弦波形區(qū)的 10 倍(這里的頻率是指將方波展開正弦波之后最高的頻率,理解不了的話可以看一下傅里葉的波的疊加理論),帶通掃描信號頻率與正弦波形的抖動頻率一致,這樣在通過方波形區(qū)時,就會行成回饋信號的差異,從而可以來判斷鋸齒的方向,并依此獲得 0/1 信息.

藍光BD可以制造成單面單層、單面雙層和雙面雙層的：

由于藍光光盤對激光的精準度要求更高了,所以其對覆蓋在表面的保護層的要求變得相當高.其需要比較薄,厚度僅有0.1毫米.另外其要求必須非常平整,因為細微的凸起就會改變激光束的路徑,產(chǎn)生誤差.如果按照CD、DVD的制作工藝,表面會有大概60微米左右的上下起伏誤差范圍,而藍光則要求不超過3微米.位于廣東的紫晶存儲生產(chǎn)的藍光光盤采用了改良后的旋轉(zhuǎn)涂布技術(shù)攻克了這一難題.

藍光盤的綜合性價比目前最高.在相同的產(chǎn)量水平上,每張藍光光盤的生產(chǎn)成本比DVD光盤約高10%.但是,由于光盤表面涂料干凝的時間更少,藍光光盤生產(chǎn)線的單位時間平均產(chǎn)量卻更高,這樣能夠提高生產(chǎn)效率,也就降低了每張光盤的生產(chǎn)成本.

【藍光光盤的分類】

大家熟知的PS3/PS4游戲機用的就是藍光盤+藍光光驅(qū).在企業(yè)應(yīng)用場景下,藍光光盤被廣泛用于檔案歸檔場景.檔案級藍光盤相比消費級的區(qū)別是需要采用更高質(zhì)量的材料以及更抗腐蝕的保護層.檔案級藍光盤目前主要分為4個檔次：

• 永久檔案級藍光光盤 PABD PermanentAchival Blue-ray Disc,永久保存
• 長定期檔案級藍光光盤 LABD Longevity Achival Blue-ray Disc, 30年以上保存
• 短定期檔案級藍光光盤 NABD NormalAchival Blue-ray Disc ,10年以上保存
• 超長定期檔案級藍光光盤 ULABD UltraLongevity Achival Blue-ray Disc,50年以上保存
• 其中ULABD級檔案盤使用最為廣泛.

【國內(nèi)藍光存儲行業(yè)生態(tài)】

通過上面的介紹,大家可以看到光盤的制造生產(chǎn)是個技術(shù)含量非常高的行業(yè),其復(fù)雜度是可以與芯片制造相提并論的.事實上,有些步驟也頗為類似.比如模具的生產(chǎn)環(huán)節(jié).芯片的制造其實也是先制作掩膜,然后感光、洗膠、蝕刻等步驟,只不過其精密度更高,達到了納米級別,而光盤的每個凹坑還是微米級別.

冬瓜哥之前對光存儲了解甚少,直到最近才知道,相比芯片制造而言,藍光產(chǎn)業(yè)在國內(nèi)的發(fā)展其實已經(jīng)可以說是瓜熟落地了,而且達到了國際領(lǐng)先水平.紫晶存儲(http://amethystum.com/)是國內(nèi)唯一擁有自助知識產(chǎn)權(quán)的專業(yè)藍光存儲介質(zhì)技術(shù)和生產(chǎn)能力的高新技術(shù)企業(yè),是國家光盤行業(yè)標準的起草單位,也是國家出版產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢測中心“藍光檢測實驗室”的承辦和運行管理單位.其主要產(chǎn)品有：藍光光盤生產(chǎn)線全套設(shè)備(全自研)、各類藍光刻錄盤以及藍光存儲系統(tǒng).

圖中的SAMLINK是紫晶旗下的商標.圖示為一個刻生產(chǎn)單/雙層藍光可刻錄光盤的系統(tǒng),為掌握自主知識產(chǎn)權(quán)的自研產(chǎn)品.主要技術(shù)指標：

·???????生產(chǎn)周期:????BD-R SL ≤4.5 秒, BD-R DL ≤5.0 秒

·???????涂覆層厚度：? BD-R SL 100μm ???BD-R DL 25+75μm

·???????涂覆層均勻度：BD-R SL: ±1.5μm??BD-R DL: ±1μm

·???????供電電源:????3相/PE/380V/50HZ

·???????耗電量:??????30.8KW

?????曾經(jīng)參70 年代早期光盤存儲技術(shù)設(shè)計的弗爾斯不久前接受采訪時說：“我們當初設(shè)計光盤的時候計劃其能有 150 年的極限壽命,誰想到目前看也就 30 年”.可以看到,大自然的腐蝕性是遠遠超過人們所預(yù)料的.為了增強檔案級藍光盤的抗腐蝕性,紫晶存儲的ULABD檔案級藍光盤的應(yīng)對措施是：

1. 高穩(wěn)定性記錄層材料(專利號：201110006297.9),采用純硅與含貴金屬——鉑金的銅合金結(jié)合.

2. 高可靠性的反射層材料(專利號：201110326322.1),采用的是銀合金.

3. 高性能的保護層,濺鍍上一層或多層較厚的三氧化二鋁保護層；

4. 新增的工藝環(huán)節(jié),強化防潮抗霉耐磨的性能(旋涂專利號：201110326040.1；濺鍍專利號201110326039.9).

5. 強化腐蝕老化測試,包括溫濕度,紫外線,耐磨,鹽霧四種老化測試.

在下一篇中,冬瓜哥將為大家介紹逼格甚高的藍光光盤庫系統(tǒng)的原理、玩法.其中還會有實際操作的視頻分享,敬請期待!

作者：冬瓜哥

文章出處：大話存儲

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