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  |CD-R光盘生产工艺| 光记录介质发展概况(下)(161)
3.4 CD-R/RW
需求形势

1989年开发的CD-R现已形成拥有上亿台CD-ROM驱动器的巨大社会应用基础。在CD-R普及的第一个阶段(1989~1996年,驱动器上市量为100万台/年),美国是世界最大的需求市场,占世界CD-R需求量的一半以上,政府及公共机关积极推行公共文书的电子化为CD-R开辟了新的应用领域,创造了无限的商机。

从1997年开始,CD-R的普及进入第二个阶段,欧洲取代美国成为世界最大的市场。美国市场和欧洲市场有明显的不同,美国市场的特点是由政府及公共机关推行电子化而扩大了CD-R的需求;而欧洲市场则是以年轻人的个人化需求为主体。所以,二者的用户层不同,即美国的用户以政府、公共机关和企业这种“集团”为特征;欧洲用户则以个人为特征。 今后,CD-R的市场可能会受到CD-RW、DVD-R、DVD-RW和DVD-RAM等其它可录、可擦写介质的冲击,需求形势将会发生一些变化。

1998年是世界CD-R需求量猛增的一年,日本市场约增长4倍,欧洲市场约增长3倍。继1998年需求大幅度增长之后,1999年CD-R的世界需求量仍保持高增长,比上年增长182%,这种需求量猛增的背景因素有以下几点:

1.CD-R/RW驱动器作为个人计算机(PC)标准配置的比例增大。特别是以美国为中心的PC制造商将CD-R/RW作为PC标准配置的势头强劲,普通消费者对CD-R/RW的需求旺盛;部分PC制造商正忙于将标准CD-ROM驱动器换成CD-R/RW驱动器,也有些制造商开始在PC笔记本中增补CD-R/RW驱动器。

2.DVD-R/RW、DVD-RAM的普及迟缓为CD-R/RW的发展提供了难得的机遇。另外,CD-R/RW和DVD-ROM一体化的复合驱动器将成为主流。

3.随着网络的普及,开拓了保存下载数据的需求市场。

据预测,2000年世界CD-R需求量将达到创纪录的29.94亿片,首次超过FD的需求量(18.75亿片)。其中,欧洲市场占46%,北美占30%。从地区来看,2000年CD-R的市场中心仍在欧洲,这是因为在欧洲地区个人计算机、CD-ROM驱动器和CD唱机的普及率较高,已构成了庞大的CD-R盘片消费基础。

CD-R的需求将在2002~2003年达到高峰,其根据有以下几点:

1.目前出现的CD-R/RW作为PC的标准配置趋势将持续几年。尽管如此,预计每台刻录机所使用的记录介质的张数将有所减少;

2.受到音乐效果等因素的影响,光盘存储介质将逐步向DVD过渡。

作出上述预测的背景有如下几点:

1.CD-R制造商很可能在2000年停止设备投资。已有不少日本厂商不再扩大本公司的生产,而将生产委托给其它公司(主要是日本以外公司);

2.按照传统的预测方法,有人认为需求高峰将出现在2000~2001年,但是由于版权保护问题等原因使DVD商品化进展缓慢,使DVD进入普及期仍需要1~2年的时间,所以CD-R的需求高峰将推迟1~2年;

3.中国及其它地区的普及将成为维持未来需求增长的重要因素。

根据上述背景,预计2002年CD-R的世界需求总量约为41亿片,世界不同地区对CD-R/RW的需求预测(日本记录介质工业会)如表3-4-1所示:

表3-4-1 CD-R/RW的世界需求预测

单位:百万片


1998年
1999年
2000年
2001年
2002年

日本
预测值
45
107
210
263
287

比上年
409%
238%
196%
125%
109%

比98年
100%
238%
467%
584%
638%

比世界
7%
7%
7%
7%
7%

北美
预测值
240
603
898
1088
1148

比上年
289%
251%
149%
121%
106%

比98年
100%
251%
374%
453%
478%

比世界
44%
45%
46%
44%
40%

欧洲
预测值
280
798
1377
1650
1640

比上年
318%
285%
173%
120%
99%

比98年
100%
285%
492%
589%
586%

比世界
44%
45%
46%
44%
40%

其它地区
预测值

266
509
750
1025

比上年
310%
409%
191%
147%
137%

比98年
100%
409%
783%
1154%
1577%

比世界
10%
15%
17%
20%
25%

世界
预测值
630
1774
2994
3751
4100

比上年
310%
282%
169%
125%
109%

比98年
100%
282%
475%
595%
651%

CD-RW

(世界)
预测值
11
39
132
280
410

比上年
550%
355%
338%
212%
146%

比98年
100%
355%
1200%
2545%
3727%

近几年,CD-RW盘的需求也形成了高增长的态势,其背景因素有如下几点: 1.CD-R/RW驱动器的迅速普及扩大了对介质的需求;

2.CD-RW驱动器记录速度已经提高到4X以上,盘片的价格也迅速下降,所以数据保存已开始向CD-RW转移了,这意味着用户的范围也在扩展;

3.能读CD-RW的多读CD-ROM驱动器以及DVD-ROM驱动器的普及速度正在加快,用户的应用环境也得到改善。

今后,随着记录速度的进一步提高和介质进一步降价以及用途的多样化,需求市场将继续扩大。预计到2002年,CD-RW的需求量将达到4.1亿片,相当于CD-R的1/10。

生产形势

根据橙皮书(part 2,CD-R标准),CD-R记录所需介质的参数、地址方法、追记的规则和评价条件等,在1998年实现了标准化。从1999年开始,介质厂商正式投产。

CD-R盘片共有四种;120mm盘,容量650MB和550MB,记录时间74分钟和63分钟;80mm盘,容量180MB和150MB,记录时间21分钟和18分钟。

CD-R的生产中心在日本,而需求市场则以欧美为主。CD-R的主要制造商有太阳诱电、TDK、理光、威宝和三菱(以上为蓝盘);三井化学和柯达(金盘)。日本在国内的产量逐年减少,因为日系厂商把生产转移到了需求量大的国外。由于CD-R价格持续下降,美、日两国的生产已开始收缩。除日本外,亚洲地区最大的CD-R产地是台湾和马来西亚。台湾拥有250条CD-R生产线,马来西亚有25条。

1998年的市场形势是供不应求,各公司都扩大了生产能力。1998年世界实际产量为6.93亿片,中国台湾的生产能力有大幅度提高,日本产量所占的比重则持续下降。

CD-R刻录机在获得广泛应用和发展的同时,已从只写一次的CD-R刻录机发展到可多次擦写的CD-RW刻录机。因此许多CD-R生产厂家已转产CD-RW。

近年来,CD-R/RW生产的突出特点是台湾的生产能力迅速扩大。从1998年末到1999年初,日本厂商的产量在世界产量中所占的比重已降到50%以下。由于价格的下降,不少日本厂商不再增加新的投资,而转向同台湾等厂商的海外生产所占的比重接近60%,目前移到海外生产的趋势更加明显。CD-R的生产形势(日本记录介质工业协会预测)如表3-4-2所示。

表3-4-2 CD-R的生产形势

单位:百万片


1998
1999
2000

日本
数量
226
393
490

比上年
205%
174%
125%

比世界
33%
19%
15%

其它地区
数量
467
1688
2715

比上年
565%
361%
161%

比世界
67%
81%
85%

世界合计
数量
693
2081
3205

比上年
279%
300%
154%

日系厂商
数量
435
855
1239

比上年
63%
41%
39%

另据统计,1998年和1999年世界各地区CD-R产量所占的比例如表3-4-3所示。

CD-R 1998年-1999年地区别产量


台湾
日本
欧洲
亚洲
北美
南美/拉美
中东

1998年
37%
22%
16%
9%
9%
7%
——

1999年
60%
12%
17%
6%
5%
4%
1%

4.5 DVD系列

1996年末,DVD作为新的存储格式,登台亮相。由于DVD介质容量大,非常适合高画质影像记录和大容量数据存储,所以最早的产品便是DVD-Video和DVD-ROM。所以,最初DVD-Video格式首先流行起来,以后便是PC用的DVD-ROM大出风头。DVD-Video首先在美国市场取得巨大成功,需求量暴涨。接着在日本市场也呈现出高速增长的势头。预计世界性DVD产业在2000年进入成长期。

DVD与其它存储格式相比应用的历史尚短。除DVD-Video和DVD-ROM外,属于DVD格式的还有DVD-Audio、DVD-RAM、DVD-RW和DVD-R等多种格式。其中的DVD-RAM、DVD-RW和DVD-R为可写格式。可写格式还可进一步分为可擦写的DVD-RAM、DVD-RW和可写但不可擦(追记型)的DVD-R。

在DVD家族中,可写入DVD与只读型DVD相比应用历史更短。在容量等方面,其格式本身仍处在演进过程中。与FD、CD-R、MO等其它存储格式相比,其应用范围还是有限的,但在记录容量、寻道速度、数据传输速度、兼容性和性能价格比等方面,其优越性是举世公认的,必将成为下一代存储格式的主流。 DVD的概念既指DVD播放机、驱动器等读/写设备,又指DVD盘片(软件)系列。DVD硬件系统包括DVD视盘机、驱动器、唱机、汽车AV和游戏机等;DVD软件系列包括各种DVD应用光盘。

自DVD通用标准在1995年统一以来,DVD市场发育并不理想,应该说非常迟缓。其主要原因就是各公司在其它DVD标准上纷争不断,迟迟不能达成一致。即使达成一致的标准,有些公司也不执行,而是标新立异,各搞一套,如DVD-RAM标准就是如此。 目前生产的热门产品是DVD-9(单面双层)。DVD-5虽然容易生产,但容量小,市场有限。欧美地区看好DVD-9,其它如DVD-10、DVD-14、DVD-18都是双面光盘,生产工艺复杂、难度大,目前还未形成规模生产。DVD-9的生产难度也很大,以美国为例,在240种视听产品中,DVD-9仅占7%,而DVD-5则占77%以上,DVD-10占16%左右。但在世界生产中,DVD-9盘片产量占17%左右。

尽管DVD市场的发展比预料的要慢,但毕竟已形成了初具规模的产业,主要包括DVD播放机、DVD驱动器和DVD盘片三大部分。DVD市场已经启动,发展前景是无限美好的。

1.只读型DVD

A.DVD-Video

DVD-Video称为数字视盘,主要用于影视和其它娱乐软件。DVD-Video标准在DVD系列标准中最早(1996)实现统一,技术也更加成熟一些。从1996年11月起,DVD视盘机便开始在日本陆续上市,美国也于1997年投放市场。但由于DVD影视光盘的滞后,也影响了DVD视盘机的发展,直到2000年DVD视盘机市场才真正启动。

据日本电子机械工业会预测,至2005年,日本DVD视盘机的普及率将达到30%,美国将达到20%。日本需求量为280万台,美国为430万台(据报道,美国1999年的实际销量已达400万台,2000年可能达到600~700万台)。另据Sony公司预测,至2002年,DVD视盘机世界需求量将达到1.1亿台。美国Infotech预测,至2002年,DVD-Video盘片的世界需求量将达到2.4亿片。这个数字远低于普遍采用的视盘机与盘片之比1:10的预测值。所以,按一台视盘机拥有10张光盘计算,到2002年DVD-Video盘片需求量将达到11亿片。

日本松下公司从1998年开始在美国生产DVD视听产品,2条生产线,月产60万片,建立了从拍摄到视听光盘产品生产的一条龙制作体制。全世界共有DVD厂商600家,生产线4.3万条。

DVD视盘机和盘片的世界需求预测如表3-5-1所示

表3-5-1 DVD视盘机与盘片需求预测

单位;万台(片)


2000年
2001年
2002年
2003年

DVD视盘机
819
999
1153
——

DVD视盘
7800
15100
24000
19000

B.DVD-ROM

DVD-ROM主要用于个人计算机,故又称PC用DVD。DVD-ROM驱动器是随PC的发展和将其作为PC的标准配置而发展起来的。据业内人士预测,到2000年DVD-ROM光驱在PC上的配置率将达到80%,而且DVD-ROM取代CD-ROM已成定势。所以说,DVD-ROM是最有发展前途的产品,它的市场容量将取决于PC的社会拥有量。据估计,目前全世界PC的拥有量约为3亿台,到2006年将达到6亿台。

DVD-ROM的标准于1996年9月出台。不久,日立公司就推出了首款单速DVD-ROM驱动器。其它公司如东芝、Sony、Philips、松下等公司也在COMDEX 1996年秋季展览会上展示了配置DVD-ROM光驱的PC,并开始投放市场。目前DVD-ROM已发展到8倍速。Sony公司和美国Infitech对世界DVD-ROM驱动器和盘片的需求预测如表3-5-2所示。

表3-5-2 DVD-ROM驱动器/盘片需求预测

单位:百万台(片)


2000年
2001年
2002年

DVD-ROM光驱
38
58
100

DVD-ROM盘片
330
660
1080

另据by Disktrend http://www.disktrend.com/newsopt.htm资料显示,DVD-ROM驱动器在2000年和2001年的上市量分别为3732万台和7927万台。

C.DVD-Audio

DVD-Audio主要用于音响领域。DVD-Audio唱机的标准一直悬而未决,到1997年底才由DVD论坛Audio工作小组(WG-4)公布了标准草案。正式标准DVD-Audio 1.0版迟至1999年3月才公布。标准不要求DVD视盘机都能播放DVD-Audio唱盘,但可以兼容DVD视盘和唱盘的播放机。

在日本,DVD唱机于1998年上市;美国于1999年上市。上市后,普及速度很快,需求规模很大。据日本电子机械工业会预测,到2005年,日本需求量为800万台,美国需求量为2390万台。

可写型DVD

在产品生命周期中,可写型、可擦写型DVD介质与处于成长期、成熟期或衰退期的其它介质不同,它正处于引进推广期,对于它的需求预测,不能采用过去那种以实际需求为基础进行类推的办法,也不能和业已普及的CD-R相比较。因为在推广应用期,它们在著作权和硬件基础等方面完全不同。但是,可写DVD介质(可擦写型、追记型)的需求都随着硬件的发展而有了大幅度增长。1998年出现的可擦写型介质DVD-RAM的需求量,在1999年达到120万片,比上年增长300%。目前应用范围十分有限的追记型DVD-R,1999年的需求量也有巨大的增长,比上年增长65%,达到30万片。

1.DVD-RAM

DVD-RAM是可擦写型光盘,也是最具争议的DVD标准。主要用于广播电视领域高画质、大容量数据的保存和检索;商店、家庭等保安用摄像机影像的存储与检索;银行、医院等资料的保存与检索。目前的DVD-RAM可反复擦写10万次以上,于1998年春上市。

1997年3月,由松下、东芝、Sony等10家公司组成的DVD论坛发表了统一的DVD-RAM标准,容量为2.6GB/单面、5.2GB/双面。

1997年6月,松下推出了第一代DVD-RAM样机。相应的DVD-RAM盘片也随之问世。

1997年5月,Sony和Philips公司宣布停止执行DVD论坛发布的DVD-RAM标准,另搞一套,推出DVD-RAM新标准,容量为3GB/单面、6GB/双面。

1997年6月,日立推出了自主开发的DVD-RAM驱动器。

1997年10月,先锋公司发布了独立开发的DVD-RW,容量为3.95GB。随后,NEC又推出了一种DVD-RAM格式,容量为5.2GB/单面。

1998年初,原DVD论坛成员松下、东芝等公司,对原DVD-RAM标准进行重大修改,单面容量由2.6GB扩展到4.7GB,并于1998年6月推出1.9版测试版,1998年9月正式推出2.0版本。符合该标准的产品于1999年面市,预计1999年销售DVD-RAM驱动器125万台,2001年达到500万台,2002年达到5000万台。

据by Disktrend http://www.disktrend.com/newsopt.htm资料显示,4GB以上的DVD-RAM驱动器,在2000年和2001年的上市量将达到31.2万台和143.5万台;4GB以下的DVD-RAM驱动器将分别达到207万台和203万台。

目前市面上的DVD-RAM,按容量分为2.6GB/单面和5.2GB/双面两种。单面4.7GB和双面9.4GB的盘片和驱动器在2000年春季上市。

盒式盘介质上市之初,与其它DVD格式不兼容,但DVD-RAM驱动器写入的盘片可从盘盒中取出。支持DVD-RAM读出的DVD-ROM驱动器也已问世,所以说DVD-RAM的应用环境也正在改善。

DVD-RAM的首要用途是硬盘数据的备份和保存。与FD、Zip、MO、CD-R、CD-RW和可换式硬盘等其它可换式存储格式相比,DVD-RAM的记录容量要大很多,而且写入文件时,需要象DVD-R类似的特殊刻录软件,所以可用于大容量数据的备份和保存。DVD-RAM驱动器现已开始做为部分高端PC的标准配置。

2.DVD-R/RW

DVD-R是一次性写存储格式,于1998年春上市,容量为3.95GB。其标准1.0版(3.95GB)于1997年7月完成;1.9版(4.7GB)于1998年11月推出,目前DVD-R刻录机和盘片尚未大量上市。记录好信息的DVD-R可在DVD-Video、DVD-Audio及DVD-ROM驱动器上读出。容量为4.7GB的DVD-R驱动器和盘片已有样品上市,利用DVD-R可对DVD-Video、DVD-Audio和DVD-ROM进行复制,所以需要著作权保护措施,目前DVD论坛工作组正在制定满足市场要求的最终规格。

目前DVD-R的主要用途是在制作DVD-Video、DVD-Audio及DVD-ROM软件时,用于对上述软件内容的校验,即制作校验盘。DVD-R的普及可促进DVD-ROM软件的发展。和其它存储格式相比,DVD-R驱动器和盘片都相当昂贵,支持DVD-R的刻录软件也有限,所以目前的应用只限于数据备份和保存。今后,随着驱动器和介质成本的下降以及软件方面基础条件的改善,将象当年CD-R一样迎来蓬勃发展的局面。

另外1999年末,与DVD-R物理格式完全相同的可擦写型DVD-RW开始在市场上出售,DVD-RW目前只应用于音像领域。

据by Disktrend http://www.disktrend.com/newsopt.htm资料显示,CD/DVD-R驱动器在2000年的上市量将达到1203.7万台,2001年将达到1500.5万台。

3.今后的需求和生产动向

可写型DVD介质今后的需求形势将如何发展,在很大程度上取决于应用环境的改善。如新的应用领域的开拓、降低成本、扩大追记型DVD-R的应用以及刻录软件、PC操作系统的支持等。预计到2000年下半年,4.7GB的可擦写型、追记型DVD商品正式投放市场,此后将进入真正的成长期。

根据上述发展动向预测,可擦写型介质(DVD-RAM/RW)的需求量,2000年为500万片,2001年为1500万片,2002年将达到3000万片。另外,目前的应用仅限于音像(AV)领域的DVD-RW,也有向数据存储领域扩展的可能。

追记型DVD-R的需求量,预计2000年为150万片,2001年为750万片,2002年将达到3000万片,增长速度高于DVD-RAM/RW。在目前的推广应用阶段,DVD-RAM的普及走在了前面,所以可擦写型DVD-RAM的需求量大于追记型DVD-R介质。但是,今后随着格式的成熟,在每台硬件对介质的需求量上,预计一次写的追记型介质的需求将比可反复使用的擦写型介质增长得更快。其前提条件是目前价格高于可擦写型的追记型介质大幅度降价,降到低于可擦写型介质的水平。

追记型和可擦写型DVD介质的世界需求预测(日本记录介质工业会)如表3-5-3所示。

表3-5-3 追记型、可擦写型DVD介质的世界需求预测

单位;千片


1998年
1999年
2000年
2001年
2002年

DVD-R
预测值
40
300
1500
7500
30000

比上年
——
750%
500%
500%
400%

比98年
100%
750%
3750%
18750%
75000%

DVD-RW
预测值
300
1200
5000
15000
30000

比上年
——
400%
417%
300%
200%

比98年
100%
400%
1667%
5000%
10000%

世界合计
预测值
340
1500
6500
22500
60000

比上年
——
441%
433%
346%
267%

比98年
100%
441%
1912%
6618%
17647%

介质制造商目前正在建立生产体制,推广期的生产能力大于实际需求。今后随着格式的成熟,供求形势将有所变化。

目前,商业化的介质生产大体限于日本国内。但是,以台湾地区、韩国为主的亚洲和欧洲制造商,也很关注可擦写型和追记型DVD介质的生产,特别是拥有DVD-R巨大生产能力的台湾制造商,正准备投入DVD-R的生产。

四、光记录技术发展动向

经过20多年的发展,现行光记录技术虽然已基本成熟,但仍存在很大的发展空间,远未达到其物理极限。在21世纪,随着光记录相关技术如光学技术、激光技术、微电子技术、材料科学、微细精加工技术、计算机技术、自动控制技术以及编码技术的进步,光记录在记录密度、存储容量和数据传输速度等方面,都还有更高的需求和巨大的发展潜力。

市场需求永远是技术发展和产品开发的根本动力。21世纪是全球高度信息化数字化的世纪,社会运作和经济发展对信息的需求量将是天文数字。数字传输速度将以Tbit/s(1012bit/s)计,相应的数据处理速度也将达到皮秒(10-12秒)量级。在21世纪,光盘存储在功能多样化、智能化方面将有快速发展。然后,随着新一代光存储技术和光量子数据存储、三维体存储技术、近场光学技术和光集成技术的发展,光存储技术必将取得新的突破。 预计到2005年,新型网络系统和第三代多媒体出现时,计算机外存储容量至少要达到100GB,数据传输速率至少要有40Mbps。现有的光存储技术机制都不能满足上述要求,唯一的出路就是在现行光存储技术的基础上,利用新原理、采用新技术、开发新材料,研究开发新一代高密度、大容量、高速度的光记录系统。首先是在现行光记录技术基础上,进一步改进和提高。重点是提高记录密度、存储容量和传输速度。为适应本世纪初数字电视的开播,光盘的第一个发展目标便是实现在一张DVD光盘上容纳一部HDTV级的影片。为此,DVD的存储容量要达到40~50GB,传输速率要达到40Mbps。

下一步的发展就是利用新原理开发新技术,创建新的存储系统。如目前已着手研究并取得一定进展的:

1.光量子效应代替光热效应实现信息的写入和读取。从原理上讲,存储密度可提高到分子量级甚至原子量级。利用光子效应可使记录方式从目前的二值存储变成多值存储,容量扩展若干倍.

3.三维多重体全息存储。利用某些光学晶纤如LiNbO3(铌酸锂)、BaTiO3(钛酸钡)等的光折变效应记录全息图像,可获得极大存储容量;

4.利用当代物理学成就,如光子回波时域相干光子存储原理、光子俘获存储原理、共振荧光、超荧光和光学双稳态效应、光子诱发光致变色的光化学反应、双光子三维体相光致变色效应,以及借助许多新的工具和技术如扫描隧道显微镜(STM0、原子力显微镜(AFM)、光学集成技术及微光纤阵列技术等,提高存储密度和构成多层、多重、多灰阶、高速、并行读写海量存储系统。

当然,这些新存储技术距离实用化还相当远,但实验已经证明,光存储密度达到40~100Gbit/in2是有保证的。

5.1光盘的高密度化、大容量化

光盘从CD发展到DVD,就是一个提高记录密度、扩大容量的过程。DVD实质上就是高密度CD。光盘产品的升级换代,其密度和容量的提升是一个重要标志,所以说DVD也是CD的升级换代产品。

提高记录密度、扩大存储容量的方法和途径有许多,最直接的方法就是缩短激光波长或扩大物镜的数值孔径,以减少光斑尺寸,从而达到增加线密度、提高道密度的目的。另外,改进盘结构,实现多层化,可成倍扩大存储容量。据报道,IBM公司已开发出多达10层的光盘;改进记录方式、信号处理方式和编码方式,也能有效增加记录密度和存储容量。

目前,缩短激光波长的主流技术和研究方向是采用蓝色激光。这是DVD实现高密度化的最实际的方法。CD系统采用波长780nm的近红外激光,CD-ROM单面容量为650MB。而DVD系统采用波长635/650nm的红色激光,DVD-ROM的单面容量达到4.7GB,是CD-ROM的7倍多。DVD若采用蓝色激光,波长为400~500nm,则DVD-ROM的单面容量可达到14GB,寻道时间也可由目前CD-ROM的100~150ms缩短到20~40ms。若在波长400nm、物理数值孔径0.55的蓝色激光条件下,光斑尺寸微0.4μm,坑长0.25μm,道距0.5μm,那么双层双面DVD容量可达42GB。

蓝色半导体激光的开发已取得突破性进展。目前处于领先水平的是日本日亚公司开发的氮化镓半导体激光器(λ=400nm)。1995年研制成功蓝色半导体激光器,并开始提供波长400nm的氮化镓蓝紫色半导体激光器样机,寿命达到1万小时,是目前实用化水平最高的产品。Sony公司可望在2000年底前出售采用该激光器的高清晰度DVD机,配套的DVD盘片容量可达20GB。

蓝色半导体激光器的开发尽管取得了重大进突破,但距离室温连续输出功率必须达到20mW、寿命必须达到或超过1万小时的商品化目标仍有很大差距,主要问题是输出功率低和器件寿命短。预计2000年可实现蓝色激光器的商品化。

作为权益之计,1997年先锋公司开发了SHG(SUB Harmonic Generator)蓝色激光。基本方式是使用λ=850nm的半导体激光,将其输入具有二次谐波发生器的镜头中,输出的波长变为原来的一半(425nm)。单面容量达到15GB,传输速率提高至23Mbps。

根据d=Kλ/NA的公式可知,缩小光斑直径的另一个途径是增大物镜的NA。CD系统的NA为0.45,而DVD系统的NA增大到0.52~0.6。采用近场光学原理设计超分辨的光学系统,使NA>1.0,就相当于探测器进入介质的辐射场,从而可得到超精细结构信息,突破衍射极限,获得更高的分辨率,可将面记录密度提高4个数量级。

在波长、NA不变的条件下,改进记录方式,如采用L/G(Land/Groove:平台/凹槽)记录方式,在光盘的凸道和凹道都记录信息,就使道密度增加1倍,从而也就扩大了1倍的容量。该方式已应用于DVD-RAM。

据报道,在1999年7月11日召开的ISOM/ODS(国际光存储讨论会/光数据存储组织)的会议上,Philips、Sony、LG电子、先锋、东芝和胜利公司,都发表了各自的新世纪DVD光盘格式(第2代DVD方案)。共同特点是激光采用波长400nm左右的青紫色激光,道距0.4μm,最短波长0.2μm,单面容量15GB,Philips、Sony格式的DVD,单面单层容量达25GB。

磁光盘的理论记录密度达108bit/in2。在现行激光(λ=680nm,NA=0.55)条件下,采用磁畴扩大读出技术(MAMMOS)可实现10Gbit/in2(单面容量14GB)以上的面记录密度。MAMMOS技术一旦和蓝色激光相结合,120mm磁光盘单面容量可达到100GB(MPEG-2影视记录35小时)以上。

磁光盘目前主要采用RE-TM(稀土-过度族金属)材料。正在开发的新型材料有掺Nb的RE-TM合金膜、掺Bi石榴石(Bi:YIG)薄膜、Pt/Co多层膜和MnBiAl合金膜等。

磁光记录方式将用坑缘记录方式取代坑位记录方式,采用多层膜结构和磁超分辨技术及直接重写方式,实现高密度化和高速读写。正在开发的技术有:

1.短波长磁超分辨记录技术;

2.短波长磁场调制磁超分辨多值记录重写技术; 3.短波长强度调制磁超分辨直接重写技术。

5.2 提高传输速率

为适应高清晰度电视的需要,DVD必须有更高的数据传输速率。现行标准的传输速率为4.99Mbps,用8倍速驱动器、恒定线速度(4m/s)控制方式,画面清晰度可达到720×480的水平,大大高于VCD的352×288(PAL)/240(NTSC)的水平,但远低于(1920/1080)的水平。

目前DVD驱动器的最大传输速率为11.08Mbps(8倍速光驱),但由于标准的传输速度仅为4.69Mbps。按HDTV的要求,传输速率至少要达到40Mbps。

提高传输速率的方法之一是加大盘片的转速。但在目前的读取技术条件下,一味加大盘的转速,会加重盘片的抖动和光驱的噪声,影响读出质量,有时还会造成机件的损伤。现在推出了一种采用“Truex”技术的光驱,不仅可提高光驱的传输速度,还能有效地降低光驱噪声。这项由Zen Research推出的新技术,就是“多光束头+多任务信号捡拾器”。它通过一个叫“Diffraction Grafting”的器件,将单束激光分成多束激光,实现单头多束读盘功能,另将信号捡拾器设计成能够处理多个信号的捡拾系统,以处理同时传送到捡拾器上的多个信号。这样,在不提高盘片转速的条件下,即可大幅度提高传输速度。目前只有Kenwood一家公司生产采用此项技术的光驱。预计此项技术将成为未来光驱设计的主流技术,并将应用到DVD驱动器中。

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