光盘技术的发展史

一．只读式光盘存储器CD-ROM

自1985年Philips和Sony公布了在光盘上记录计算机数据的黄皮书以来，CD-ROM驱动器便在计算机领域得到了广泛的应用。

CD-ROM光盘不仅可交叉存储大容量的文字、声音、图形和图象等多种媒体的数字化信息，而且便于快速检索，因此CD-ROM驱动器已成为多媒体计算机中的标准配置之一。

MPC标准已经对CD-ROM的数据传输速率和所支持的数据格式进行了规定。

MPC 3标准要求CD-ROM驱动器的数据传输率为600KB/秒（4倍速），并支持CD-ROM、CD-ROM XA、Photo CD、Video CD和CD-I等光盘格式。

CD-ROM是发行多媒体节目的优选载体。

原因是它的存储容量大，制造成本低，大批量生产时每片不到5元人民币。

目前，大量的文献资料、视听材料、教育节目、影视节目、游戏、图书、计算机软件等都通过CD-ROM来传播

二．一次写光盘存储器CD-R

信息时代的加速到来使得越来越多的数据需要保存，需要交换。

由于CD-ROM是只读式光盘，因此用户自己无法利用CD-ROM对数据进行备份和交换。

在CD-R刻录机大批量进入市场以前，用户的唯一选择就是采用可擦写光盘机。

可擦写光盘机根据其记录原理的不同，有磁光驱动器MO和相变驱动器PD。

虽然这两种产品较早进入市场，但是记录在MO或PD盘片上的数据无法在广泛使用的CD-ROM驱动器上读取，因此难以实现数据交换和数据分发，更不可能制作自己的CD、VCD或CD-ROM节目。

CD-R的出现适时地解决了上述问题，CD-R是英文CD Recordable的简称，中文简称刻录机。

CD-R标准（橙皮书）是由Philips公司于1990年制定的，目前已成为工业界广泛认可的标准。

CD-R的另一英文名称是CD-WO（Write Once ），顾名思义，就是只允许写一次，写完以后，记录在CD-R盘上的信息无法被改写，但可以象CD-ROM盘片一样，在CD-ROM驱动器和CD-R驱动器上被反复地读取多次。

CD-R盘与CD-ROM盘相比有许多共同之处，它们的主要差别在于CD-R盘上增加了一层有机染料作为记录层，反射层用金，而不是CD-ROM中的铝。

当写入激光束聚焦到记录层上时，染料被加热后烧溶，形成一系列代表信息的凹坑。

这些凹坑与CD-ROM盘上的凹坑类似，但CD-ROM盘上的凹坑是用金属压模压出的。

CD-R驱动器中使用的光学读/写头与CD-ROM的光学读出头类似，只是其激光功率受写入信号的调制。

CD-R驱动器刻录时，在要形成凹坑的地方，半导体激光器的输出功率变大；不形成凹坑的地方，输出功率变小。

在读出时，与CD-ROM一样，要输出恒定的小功率。

通常，CD-ROM除了要符合黄皮书以外，还要遵照一个附加的国际标准：ISO9660。

这是因为当初Philips和Sony没有定义CD-ROM的文件结构，而且各种计算机 *** 作系统也只规定了该 *** 作系统下的硬盘和软盘文件结构，使得不同厂家生产的CD-ROM具有不同的文件结构，曾经一度引起了混乱。

后来，ISO 9660规定了CD-ROM的文件结构，Microsoft公司很快就为CD-ROM开发了设备驱动软件MSCDEX，使得不同生产厂家的CD-ROM在不同的 *** 作系统环境下都能彼此兼容，就象该 *** 作系统下的另外一个逻辑驱动器－－目录或磁盘。

CD-R的发展已有很多年的历史，但是也还存在上述类似的问题。

我们无法在DOS或Windows环境下对CD-R驱动器直接进行读写，而是要依赖于CD-R生产厂家提供的刻录软件。

大多数刻录软件的用户界面并不直观，而且系统安装设置也比较繁琐，给用户的使用带来很多麻烦和障碍。

为了改变这一状况，国际标准化组织下的OSTA（光学存储技术协会）最近制定了CD-UDF通用磁盘格式，只要对每一种 *** 作系统开发相应的设备驱动软件或扩展软件，就可使 *** 作系统将CD-R驱动器看作为一个逻辑驱动器。

采用CD-UDF的CD-R刻录机会使用户感到，使用CD-R备份文件就如同使用软盘或硬盘一样方便。

用户可以直接使用DOS命令对CD-R进行读写 *** 作，如果用户使用如Windows Explorer这样的图形文件管理软件，可将文件拖曳或投入（drag and drop）到CD-R刻录机中，就可将文件课录到CD-R盘上。

CD-UDF也是沟通ISO9660与DVD-UDF文件结构的桥梁，采用CD-UDF文件结构的CD-R盘可在DVD-ROM驱动器上读出。

Philips公司推出的第四代CDD2600刻录机首先采用了CD-UDF文件格式，并可在Windows 环境下即插即用，使CD-R技术的发展步入了一个新的里程。

三．可擦写光盘存储器

1．MO可擦写光盘存储器

MO是英文Mag-Optical的缩写，是指利用激光与磁性共同作用的结果记录信息的光磁盘。

MO盘用来存储信息的媒体与软磁盘相似，但其信息记录密度和容量却比软磁盘高的多。

这是由于记录时在盘的上面施加磁场，而在盘下面用激光照射。

磁场作用于盘面上的区域比较大，而激光通过光学系统聚焦于盘面的光点直径只有1～2微米。

在受光区域，激光的光能转化为热能，并使磁性层受热而变的不稳定，即变的易受磁场影响。

这样，在直径只有1～2微米的极小区域内就可记录下一个单位的信息。

通常的磁性记录方式存储一个单位的信息时，要占用相当大的区域，因而磁道也相应变宽，盘上记录信息的总量也就很小。

MO盘片虽然比硬盘和软盘便宜和耐用，但是与CD-R盘片相比就显得比较昂贵了。

MO的致命缺点是不能用普通CD-ROM驱动器读出，因而不能满足信息社会对计算机数据进行交换和数据分发的要求，在网络技术和网络建设不发达的地方，这一问题日驱突出和严重。

2．可擦写光盘存储器CD-RW

为了使可擦写相变光盘与CD-ROM和CD-R兼容，早在1995年4月，飞利浦公司就提出了与CD-ROM和CD-R兼容的相变型可擦写光盘驱动器CD-E（CD Erasable）。

CD-E得到了包括IBM、HP、Mitsubishi 、Mitsumi、松下电器、Sony、3M以及Olympus等公司的支持。

1996年10月，Philips、Sony、HP、Mitsubishi和Ricoh五家公司共同宣布了这一新的可擦写CD标准，并将CD-E更名为CD-RW（CD-ReWritable)。

CD-RW标准的制定标志着工业界可以开发并向市场提供这种新产品。

CD-RW兼容CD-ROM和CD-R，CD-RW驱动器允许用户读取CD-ROM、CD-R和CD-RW盘，刻录CD-R盘，擦除和重写CD-RW盘。

由于CD-RW采用CD-UDF文件结构，因此CD-RW可作为一台海量软盘驱动器使用，也可在DVD-ROM驱动器读取，具有更广泛的应用前景。

MO虽然有不少特点，但是它们只能被其它同类驱动器读取，不能在广泛流行的CD-ROM上使用。

MO没有市场共享性，购买者只是将它们用于数据备份，因此难以实现数据交换和数据分发，更不可能制作自己的CD、VCD或CD-ROM节目。

因此MO很难在市场上流行起来。

CD-R是可记录光盘市场上的后起之秀，虽然只能刻录一次，但由于它与广泛使用的CD-ROM兼容，并具有较低的记录成本和很高的数据可靠性赢得了众多计算机用户的普遍欢迎。

CD-R目前是各种光盘存储产品中发展最迅猛的一种，。

CD-R刻录机的价格相对几年前已下跌了很大幅度。

在国外，CD-R刻录机正在逐步取代CD-ROM驱动器而成为计算机的一种标准配置。

CD-RW是一个已经得到众多公司和用户普遍支持的可擦写光盘标准。

由于CD-RW仍沿用了CD的EFM调制方式和CIR检纠错方法，CD-RW盘与CD-ROM盘具有相同的物理格式和逻辑格式，因此CD-RW驱动器与CD-R驱动器的光学、机械、及电子部分类似，一些零部件甚至可以互换，这将大大节省CD-RW的开发和生产费用，降低CD-RW驱动器的成本，使CD-RW未来就能迅速在可擦写光盘产品市场占有一定的份额。

光盘技术的发展与展望-光电技术光盘技术的发展与展望光盘技术的发展

在光盘技术的促进下，可见光半导体激光二极管和发光二级管得到了较快的发展。蓝绿光可见光半导体激光二级管（LD）和蓝绿光半导体发光二极管、黄橙红光可见光激光二极管和高亮度黄橙红绿光发光二极管都已商品化。今后的发展需要继续解决提高亮度，降低价格，提高使用寿命等问题。

近红外半导体激光和发光二极管的发射波长为0.8~1.0μm。近红外半导体激光二极管主要用于光纤通信和作为固体激光器的泵浦源（替代闪光灯泵浦源）。在1.3μm和1.55μm近红外半导体激光二极管商品化之后，其发展势头受到很大影响，甚至出现了停止发展的迹象。随着短距离局域网和二极管泵浦固体激光器的迅猛发展，又出现了新的发展。研究开发主要集中在单频工作、模式稳定以及提高输出功率等方面。近红外发光二极管主要有超发光二极管和谐振腔发光二极管。超发光二极管是光纤陀螺仪的最佳自选光源，与一般的发光二极管相比，可提供较高的输出功率和相对窄的发射谱。在50mA工作电流下，单管超辐射输出功率的研究水平最高达到50MW，最窄谱宽为15nm。谐振腔发光二极管是一种有前途的发光二极管，其实验和理论效率比传统发光二极管高5~10倍。

1.3μm和1.55μm近红外半导体激光和发光二极管是现行通信系统、高速光纤通信系统的重要光器件，已成为广为研究开发的光源。日本NEC已开发出在单晶片上制造不同发射波长的近红外激光二极管，采用它可大大降低多波长长途通信设备的价格。国外又相继开发出半导体孤子激光器、量子阱线或点激光器和垂直腔表面发射激光器等新型半导体激光二极管。

激光技术是一项前沿科学技术发展不可缺少的支柱。作为光电子主导产品的激光器的发展，经历了原理上的四次变革后，体积日益变小，功率不断增大，可靠性和功率得到了很大的提高。半导体二级管激光器和固体激光器技术和发展十分迅速，其中最为突出的进展是固态化。现今，固体激光器的平均输出功率已从百瓦级提高到了千瓦级。半导体激光器的功率也有很大提高，其结构和其他性能也正在经历重大变化。与此同时，还开发出了实用价值高的新波长和宽带可调谐激光器，包括对人眼无伤害的1.54μm和2μm的激光器、蓝光激光器和X光激光器。

光纤是随着光通信的发展而不断发展的，各种结构和类型的光纤支持着光通信产业的发展。单根光纤传输的信息量已达到万亿位。光纤作为光通信信息传输的介质，它的色散和损耗将直接影响到通信系统的传输容量和中继距离，而常规的单模光纤已不能满足新一代通信技术的要求，因此光纤技术又有了新的发展。迄今，光纤已经经历了由短波长（0.85μm）到长波长（1.3~1.55μm），由多模到单模光纤以及特种光纤的发展过程，并开发出了色散移位光纤、非零色散光纤和色散补偿光纤。

平板显示（FPD）技术包括液晶显示（LCD）、等离子体显示（PDP）、电致发光显示（EL）、真空荧光显示（VFD）和发光二极管显示（LED）等，除在民用领域的广泛应用外，已在虚拟显示、高清晰度显示、语言和图形识别等军用领域应用。液晶显示以及其他平板显示器件和技术正在大力地改进，如为解决等离子体显示发光效率、亮度、寿命、光串扰和对比度等问题，正在进行诸如大面积精细图形制作和保护层等工艺方面的改进，并取得了较快进展。从整体来说，平板显示技术将继续向着彩色化、高分辨率、高亮度、高可靠、高成品率和廉价方向发展。

随着半导体技术的迅速发展，各种类型的光电探测器，如电荷耦合器件、光位置敏感器件、光敏阵列探测器等应运而生，取得了重大进展。进入90年代，光电探测器的发展方向除了开发高速响应光电 探测器外，其重点是开发焦平面阵列为代表的光电成像器件。红外焦平面阵列制作技术的日臻完善，使红外探测技术进入了第二代。当前，降低成本是红外探测器在民用领域得到广泛应用的关键。21世纪，红外焦平面阵列开发方向，一是在现有基础上提高分辨率，二是开发多功能和智能化焦平面阵列。

随着光通信、光信息处理、光计算等技术的发展，加之材料科学和制造技术的进展，使得在单一结构或单片衬底上集成光学、光电和电子元器件成为可能，形成具有单一功能或多功能的光电子集成回路（OEIC）和集成光路（IOC）。商品化的集成光路产品有调制器、开关和分路器以及采用集成光路相干通信系统、光纤陀螺、激光光纤多普勒干涉仪等系统，以及用于光纤传输试验的单片集成光电子集成回路。预计到2020年，光电子集成回路和集成光路的发展速度将相当于20世纪70年代的微电子技术，多功能集成光学器件和光电子集成器件将系列化，集成光学信号处理速度将达到1GHz。

我国光电子行业在科研上起步较早，也有一批水平较高的应用成果，其中光纤通信的发展尤快。在国防上的应用也开展较早，如靶场用的激光、红外、电视等光测设备，以及红外导引装置、红外热像仪、激光测距仪、微光夜视仪等。但民用市场开发较晚，真正能形成较大生产规模的产品不多。 我国在八五计划期间对一些光电器件企业进行了技术改造，已在九五计划中产生了效益。例如，12英寸彩色液晶显示屏已经在1996年投产。国家重大成套通信设备2.5Gbps同步数字系列（SDH）光通信系统，于1997年研制开发成功，现已广泛应用于国家通信骨干网的建设。

鉴于上述情况，中国光电子技术发展战略总的指导思想是：有限目标、突出重点、科技领先、形成规模、开拓市场，在八五、九五计划基础上，使有基础的企业和研究所分别形成规模生产和研究开发中心，使我国光电子元器件初步形成基本配套的产业，满足市场的需要。

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