【正文】 出現(xiàn)凹陷的原因 是 ， 在 窄帶強(qiáng)激光作用下 ， 固體中與激光共振的離子 被全部激發(fā)到 激發(fā)態(tài) ， 在測(cè)量 該固體的 吸收譜線時(shí) ， 在 窄帶強(qiáng)激光的頻率處 因吸收已飽和 不再吸收 ， 而 吸收譜線的其它部分 則有 正常的吸收 ， 故出現(xiàn) 凹陷 。 ? 若用線寬遠(yuǎn)小于非均勻加寬的很窄的強(qiáng)激光激發(fā)這種固體 ， 同時(shí)測(cè)量其吸收譜線的形狀 ， 就會(huì)發(fā)現(xiàn)在吸收譜線的激發(fā)光頻率處出現(xiàn)了一個(gè)凹陷 。 圖 散射型超分辨近場(chǎng)結(jié)構(gòu)示意圖 光譜燒孔材料 ? 固體晶格中的 缺陷 會(huì)使該部位的激活離子的發(fā)射 （ 或吸收 ） 的中心頻率有 微小的移動(dòng) ， 導(dǎo)致 中心頻率 有一定程度的 譜線加寬 ， 這種加寬稱為 均勻加寬 。 由于 Ag的反射率很高 ， Ag即成為一種微小的光散射體 ， 這種光散射體 受高溫等離子體激發(fā) ， 會(huì)在其周圍生成 較強(qiáng)的近場(chǎng)光 ， 到達(dá)記錄層表面 。 散射型超分辨近場(chǎng)結(jié)構(gòu) 用氧化銀取代了銻 。 這種結(jié)構(gòu)的 主要缺點(diǎn)是 到達(dá)記錄層的近場(chǎng)光的 光強(qiáng)太弱 ， 導(dǎo)致 載噪比（ CNR） 太低 。 由于擯棄了光纖針尖結(jié)構(gòu) ， 光學(xué)頭與光盤表面的間距得以擴(kuò)大 ， 從而 有利于 對(duì)相變或磁光材料 實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)近場(chǎng)光存儲(chǔ) 。 在記錄層和透光層之間是 ZnSSiO2上保護(hù)膜 ， 其厚度 被設(shè)計(jì)成 1020nm左右 ， 與 NSOM光纖存儲(chǔ)技術(shù)中 光纖與記錄介質(zhì)間的 距離 相當(dāng) 。 ? 為此 ， 人們?cè)?NSOM光纖存儲(chǔ)技術(shù)的啟發(fā)下 ， 又發(fā)明了一種稱為 超分辨近場(chǎng)結(jié)構(gòu) (superRENS)的膜層結(jié)構(gòu) 。但 由于 光纖針尖 與 記錄介質(zhì)表面 的距離 太短（ 1020nm） ,在光存儲(chǔ)介質(zhì)高速旋轉(zhuǎn)時(shí)，光纖針尖的上下抖動(dòng)和光存儲(chǔ)介質(zhì)表面的微觀起伏 難免會(huì)導(dǎo)致 光纖針尖 的損壞 。 用NSOM存儲(chǔ)技術(shù) 可在 記錄介質(zhì)表面 獲得 直徑為幾十個(gè)納米的 記錄光斑 ， 相應(yīng)的 面存儲(chǔ)密度 高達(dá) 100GB/in2。 在 NSOM存儲(chǔ)技術(shù)中 ， 來自激光器光源的激光被耦合進(jìn)中心孔徑為 2030nm的光導(dǎo)纖維中 ， 光纖的另一端被加工成針尖 ， 其外表面鍍有 Al反射膜 。 光譜燒孔 材料 。 為了滿足高數(shù)據(jù)傳輸速率的需要 ， GeSbTe相變記錄層 和 上下保護(hù)膜 ZnSSiO2之間 ， 各增添了 一層 SiC 促進(jìn)晶化層 ， 以提高 直接重寫速度 。 膜層結(jié)構(gòu)最下面 則放置了 一塊 聚碳酸樹脂薄板 。 激光從基板的下表面入射 。 為此 ， 索尼公司 的一個(gè)研究小組研制出一種 間距可調(diào) （ 可調(diào)距離為 130?m） 的 非球面雙透鏡組 ，同時(shí) 改變光盤的 膜層結(jié)構(gòu) （ 參見圖 ） ， 解決了這一問題 。在此條件下 ， 基板厚度差的容許度 僅為 7 ?m。 然而 ， 伴隨著 NA值的增大 ， 與普通 DVD相比 ， 高密度可擦重寫 DVD光盤 對(duì)基板厚度差的容許度 和 對(duì)光學(xué)頭的傾斜容許度 各自以 NA 的 4 次方 和 3 次方 的比例 大幅度地變小 。 ? 如前所述 ， 聚焦光斑的直徑與 ?/NA成正比 。 ? 若要記錄兩小時(shí)數(shù)據(jù)傳輸速率為 25Mbit/s的 高清晰度數(shù)字衛(wèi)星廣播 ， 至少需要2223GB的記錄容量 。 ? 以 GaN藍(lán)光半導(dǎo)體激光器為光源的高密度可擦重寫式 DVD光盤也已研制成功 ，它們的膜層結(jié)構(gòu)與普通可擦重寫式 DVD光盤的有所不同 。 ? 而 就增大調(diào)制度而言 ， 記錄材料的 ?RF約大越好 。 ? 計(jì)算機(jī)用途的光盤 ， 需要較高的重復(fù)寫擦循環(huán)次數(shù) ， 故 H組分適用于發(fā)展 DVDRAM用記錄材料 。 L 組分 ， 即 Ag8In8Te46Sb38的 ?RF值較高 ， 約 26%， 但其重復(fù)寫擦循環(huán)次數(shù)比 H組分降低很多 （ 約 103 次 ） ， 結(jié)晶活化能也略有降低 （ Ea=） 。 其中 有兩個(gè)組分的性能最具特色 。 它們的 熔點(diǎn)分別為 605?C， 615?C和 630?C。 ? 由圖 可知 ， GeSbTe系統(tǒng)中 三個(gè) 化學(xué)計(jì)量比合金 GeSb4Te7, GeSb2Te4和 Ge2Sb2Te5的位置都處于 GeTe和 Sb2Te3兩個(gè) 二元合金的連線上 。這就 要求相變光記錄材料 既要有 較高的 玻璃轉(zhuǎn)變溫度， 又要有 很高的結(jié)晶活化能。也就是說，非晶態(tài)記錄疇 在室溫條件下 應(yīng)十分穩(wěn)定 。 當(dāng)光盤轉(zhuǎn)速進(jìn)一步提高時(shí)，這兩種脈寬需進(jìn)一步縮短。這就 要求 相變材料 在激光作用下的 晶化和非晶化 都需 在極短的時(shí)間長(zhǎng)度內(nèi) 完成 。 設(shè) 光斑直徑為 1?m， 則 激光 在 光盤內(nèi)外周 每一位置的 輻照時(shí)間 各為 180ns 和 90ns. ? 相變光盤的直接重寫性能 對(duì) 相變光記錄材料 提出了苛刻的要求 。 ? 光盤在旋轉(zhuǎn)時(shí)， 其 內(nèi)周的 線速度 慢于 外圈的 線速度 。而是 在重新寫入的同 時(shí)直接擦除了 舊有的信息 。 圖 相變光盤單光束直接重寫時(shí)的激光功率調(diào)制 示意圖 (a)和直接重寫軌跡圖 （ b） ? 所謂 單光束直接重寫 是指，當(dāng)用單束激光照射相變記錄層時(shí)， 不管光照區(qū)在 光照前 是處于非晶態(tài)還是晶態(tài)， 只要該區(qū)域被用峰值寫入功率照射， 該區(qū) 域就變成非晶態(tài)（即寫入態(tài)）； 同樣，只要該區(qū)域被用偏置擦除功率照射， 該區(qū) 域就變成晶態(tài) (即擦除態(tài) )（參見圖 ）。 圖 給出了相變光盤單光束直接重寫時(shí)的 激光功率調(diào)制示意圖 (a) 和直接重寫軌跡圖 （ b） 。 信號(hào)的讀出 是用 不會(huì)引起材料相變的低功率密度激光 照射上述 光照 或 非光照區(qū)域 ， 用 光電探測(cè)器 檢測(cè)其 反射光 并將其轉(zhuǎn)化為 電信號(hào) 的方法進(jìn)行的 。 若用 較低功率密度 、 較寬脈沖激光 照射此 非晶態(tài)區(qū)域 ， 該區(qū)域 又會(huì)發(fā)生晶化 ，光照區(qū)域 又回到 “ 0” 的狀態(tài) 。 若將此非晶態(tài)區(qū)域視為 “ 1” ， 晶態(tài)區(qū)域視為“ 0” ， 光引發(fā)的熱致非晶化 即可視為是在記錄膜上 寫入 數(shù)字信號(hào) 。 此時(shí)若用高功率密度 、 窄脈寬的激光照射相變光盤 ， 其記錄膜的 光照區(qū) 就會(huì)發(fā)生非晶化 ， 而記錄膜的其它部分 (非光照區(qū) ) 則仍為晶態(tài) 。 所謂初始化就是用激光對(duì)相變光盤均勻照射使硫系半導(dǎo)體記錄膜全體處于均一的晶態(tài)中 。 由于硫系半導(dǎo)體薄膜在晶態(tài) 、 非晶態(tài)兩相中的光學(xué)參數(shù)如反射率 、 折射率不同 ，可逆相變就會(huì)引起這些光學(xué)參數(shù)的可逆變化 。 相變材料 ? 相變光盤 （ 包括 PCD、 PD、 CDRW、 DVDRAM、 DVDRW和 DVD+RW等 )）的讀 、 寫 、 擦基于以下原理 。 6) 材料的 克爾旋轉(zhuǎn)角 要 大 。 4) 薄膜的 磁滯回線 必須是 矩形 。 2) 材料的 飽和磁化強(qiáng)度 Ms要 小 。 法拉第效應(yīng) 是指 線偏振光 沿著磁性材料的磁化方向 透過磁性材料 時(shí) ， 偏振面的旋轉(zhuǎn)角度 ?F 與 材料厚度 和 光束前進(jìn)方向的磁化強(qiáng)度 成正比 。 由于磁化方向的不同 ， 當(dāng)激光掃描到這兩種區(qū)域時(shí) ， 反射光偏振面的旋轉(zhuǎn)角度 ?k雖然相同 ，旋轉(zhuǎn)方向正好相反 。 偏振面的旋轉(zhuǎn)角度 ?k 正比于磁化強(qiáng)度 。 ? 磁光盤的讀出 基于 磁光克爾效應(yīng) 或 法拉第效應(yīng) 。 當(dāng) 把脈沖激光聚焦到 材料表面的某個(gè) 微區(qū) ， 使 該微區(qū) 的溫度 略高于 Tp時(shí) ， Hc值 隨之 急劇下降 。 在此溫度 ， 自發(fā)磁化強(qiáng)度 M也為零 。 鐵磁材料 只有居里點(diǎn)溫度一個(gè)特征溫度 ， 故鐵磁薄膜用上述方式實(shí)現(xiàn)寫擦（ 見圖 )。 與此同時(shí) ， 由于 磁光薄膜的矯頑力 (Hc)大于 反向偏置磁場(chǎng) Hb,磁光薄膜 未經(jīng)光照的其它區(qū)域 的 磁化矢量方向保持不變 ， 從而 光照微區(qū) 和 周圍其它區(qū)域 的磁化方向 正好相反 ， 也就是說 實(shí)現(xiàn)了記錄 。 磁光材料 ? 磁光存儲(chǔ)的 寫入和擦除原理 ： 當(dāng) 用脈沖聚焦激光束瞬間照射 磁化矢量垂直于膜面的 磁光薄膜表面 ， 使 光照微區(qū) 急劇升溫至薄膜的 居里溫度 (Tc)時(shí) ，該微區(qū) 會(huì)發(fā)生 退磁 ， 自發(fā)磁化強(qiáng)度消失為零 (M=0)。 圖 各種只讀式 DVD光盤的膜層結(jié)構(gòu) 可擦重寫無機(jī)光盤存儲(chǔ)材料 ? 可擦重寫光盤存儲(chǔ)材料 按照光盤讀 、 寫 、 擦原理的不同 ，主要分為 磁光材料 和 相變材料 兩種 。但 只讀式 DVD光盤 按照記錄信息的面和層的多少，可分為 DVD5（ 單面單層，存儲(chǔ)容量為 GB）、 DVD9（ 單面雙層 , 存儲(chǔ)容量為 GB）、 DVD10(雙面單層，存儲(chǔ)容量為 GB)、 DVD18(雙面雙層，存儲(chǔ)容量為 17GB)。兩塊盤基之間的 粘合層是 紫外硬化樹脂 。首先，如前所述，DVD是由 兩塊 而成的 。 圖 只讀式 CD光盤表面的凹凸結(jié)構(gòu)和讀出原理（ a： Land； b： Pit） ? 各種功能的只讀式 CD光盤的膜層結(jié)構(gòu)基本相同 ， 只是由于記錄的信息不同(音頻 、 視頻信號(hào)或數(shù)據(jù) ),采用的壓縮技術(shù)不同 ， 光盤表面的分區(qū)結(jié)構(gòu)有所不同 。照射到平臺(tái)上的反射光因相位相同，干涉后增強(qiáng)，由于 凹坑寬度小于光斑直徑，照射到凹坑處的激光一部分落到凹坑底部被反射，一 部分在平臺(tái)上反射，又由于凹坑被設(shè)計(jì)成 1/4波長(zhǎng)的深度，被凹坑底部反射和平 臺(tái)反射的反射光的光程差為 1/2波長(zhǎng)，滿足干涉相消的條件，故強(qiáng)度減弱。 其上再依 次鍍上 Al反射膜和保護(hù)涂層 。 信息的存儲(chǔ) 是 先 通過取樣、量化、 814調(diào)制（ EFM） 等步驟 將要記錄的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成二進(jìn)位數(shù)字信號(hào) ， 再 用脈沖調(diào)制碼的編碼方式 編制成程序 ，由計(jì)算機(jī)控制激光刻錄儀 在光盤的玻璃母盤上刻出 3T11T（ 1T=） 長(zhǎng)度不等的凹坑 (Pit)和平臺(tái) (Land)結(jié)構(gòu) ， 然后 通過電鑄等步驟 將玻璃母盤表面的凹凸結(jié)構(gòu)復(fù)制到金屬模盤上 ， 再 通過注塑積壓成型的方式 將金屬膜盤上凹凸結(jié)構(gòu)復(fù)制到聚碳酸樹脂盤的表面上 (圖 ) 。 因?yàn)?一次寫入光盤 是用有機(jī)染料作為存儲(chǔ)材料 ， 將安排在 “ 有機(jī)光盤存儲(chǔ)材料 ” 中另外介紹 。 高密度 DVD光盤也分為 只讀式 、 一次寫入式和可擦重寫式三大類 。 ? 可擦重寫 DVD光盤則可分為 DVDRAM、 DVDRW和 DVD+RW等 。 ? 與 CD家族類似 ， DVD家族光盤 也可按照讀 、 寫 、 擦功能分為 只讀式 DVD光盤 、一次寫入 DVD光盤 （ DVDR） 和 可擦重寫 DVD光盤 。 其標(biāo)準(zhǔn)直徑與 CD光盤的相同 ， 也是 120mm。 ? 隨著紅光半導(dǎo)體激光器 (?=650nm)的商品化和數(shù)字壓縮技術(shù) 、 編碼技術(shù)的提高 ， 上一世紀(jì) 90年代后期 又出現(xiàn)了單面存儲(chǔ)容量約為 CD家族光盤 7倍 的 DVD家族光盤 (圖) 。即 激光波長(zhǎng) ? 越短，數(shù)值孔徑 NA越大，聚焦光斑的尺寸就越小，光盤的存儲(chǔ)密度也就越高 。 另外 ， 直徑為 130mm的 磁光盤 (MO)和相變光盤 (PC)、 直徑為 小型磁光盤 (MD),因所用激光光源與普通 CD光盤的相同 ， 也可歸入 CD家族 。 光盤直徑一般為 120mm,一般都采用聚碳酸樹脂為盤基材料 , 盤基厚度為 。 隨后 ， 各種 CD系列光盤如雨后春筍般地相繼問世 ， 形成了一個(gè)龐大的 CD家族 。 由于激光束能被聚焦成直徑僅 ?m的光斑 ， 故 LD的信息存儲(chǔ)密度比以往的密紋唱片已高出許多 （ 密紋唱片的紋槽密度是 612條 /mm ， LD的紋槽密度是 600條 /mm,） 。 1972年荷蘭飛利浦公司 率先提出了一種利用激光束讀取信息的新型存儲(chǔ)媒體 ，這種新型存儲(chǔ)媒體就是后來音樂愛好者所熟悉的稱為激光反射式視盤（ LD） ,也是最早出現(xiàn)的一種光盤類型 ， 其盤徑為 300mm。 滿足這個(gè)要求的材料主要是 CoCr合金， 在 CoCr合金中添加 Ta則能夠 有效地抑制 CoCr合金的 晶粒長(zhǎng)大 并 改善矩形比， 同時(shí)還能 抑制平面磁化的矯頑力 。 ?垂直磁記錄方式中，磁化方向垂直于磁記錄材料的膜面，因此 材料的易磁化軸也必須垂直于膜面 。 ?垂直磁記錄方式的優(yōu)點(diǎn) 是 ， 磁記錄膜層的 矯頑力不用很高 ， 厚度也無需做得很薄 ， 原因是垂直磁記錄時(shí)退磁場(chǎng)強(qiáng)度會(huì)隨厚度的增加而減小 。 ? 事實(shí)上 平面磁記錄介質(zhì) 從早期的氧化物磁粉（ ?Fe2O CrO 用Co 包裹的 ?Fe2O3） 經(jīng)由金屬合金磁粉（ FeCoNi等） 發(fā)展 到金屬薄膜（ CoCrPt、 CoNiCr或 CoCrTa等）的 過程 就是一個(gè) 不斷提高矯頑力和剩余磁化強(qiáng)度 的過程。縱向退磁場(chǎng)取決于退磁因子和磁化強(qiáng)度。目前計(jì)算機(jī)外存中使用的絕大多數(shù)硬、軟磁盤和磁帶都是采用平面磁記錄方式。 由于記錄信號(hào)強(qiáng)度正比于剩余磁化強(qiáng)度 Mr, 因