光盘整机产品发展趋势

光盘产品发展概述

数字光盘技术和产品从最早的CD→VCD→SVCD→DVD→蓝光产品(HD-DVD、BD)，已经成为消费类电子产品中最前沿的数字音视频主要产品，成为时尚的消费产品之一。光盘产品应该是数字技术最直接的代表，是数字技术的标志。1982年，CD产品的问世，使数字音频技术在消费类产品中实现，并以最快速度得到市场和消费者的认可，CD产品一经问世就成为市场的主流产品，历经20多年依然是市场主流的音频产品，足见其技术和产品的生命力。数字音频技术的发展和产品的成功，使人们充分认识了数字技术的魅力，但是由于压缩技术的阻碍，使数字视频技术整整延迟了10年。也应该说，压缩技术和标准的建立是数字技术之本，没有压缩技术，就没有数字视频技术。从1993年的MPEG1(ISO/IEC11172)，1994年的MPEG2(IOS/IEC13818)到今天的H.264(MPEG-4 AVC)、VC-1等标准的制定使数字视频技术得到巨大的发展。最值得提到的是1994年中国VCD产业的成功，使数字视频技术以最直接的方式得到中国消费者的认可，并制造了消费类产品的市场奇迹，成就了数以百计的企业。VCD产业创造了我国乃至世界的消费类电子产品的奇迹，迄今为止没有一个产业能够创造如此的辉煌，将来也很难再现这样的辉煌。MPEG2标准为数字视频技术的发展开辟了新的里程碑，使数字技术真正在全球获得成功，国际的消费类产品的巨头公司，加紧其技术研究和产品开发进程。在计算机、影音娱乐界的共同推进，同时也是在中国VCD强大市场的推动下，DVD产品规格和系列标准于1996年完成整合并成功产业化。之后，在DVD联盟的大力推进下， DVD产品迅速在全球取得成功，使全球的消费者真正体会了数字技术的魅力，同时认识了数字技术。2002年，这些消费类巨头企业开始着手蓝光技术的研究， 2004年蓝光技术和产品在产业化上取得了重大的突破，开始了产业化的步伐，索尼、松下、三星、LG、东芝等公司纷纷将各自研发的蓝光产品推向市场，成为国际消费类大展和商场的亮点，并形成Blue Ray-DVD(以索尼、飞利浦、松下等为代表)和HD-DVD(东芝、三洋、微软等)两大阵营，开始了技术和产品的又一轮激烈的竞争，使我们觉得，蓝光产品正向我们走来。

光盘产品发展趋势浅议

光盘从CD发展到DVD，到蓝光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，而蓝光DVD又是高密度DVD……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。采用可见光进行数据信息的拾取是光盘技术的基础。众所周知，可见光的波长在380nm～800nm范围内，且光盘容量(或记录密度)与数值孔径和波长成比例，也就是说提高物镜数值孔径NA和采用更短波长的激光光源就可以提高单面光盘的存储容量。目前光盘产品所采用可见光有：

CD：        红光      λ=780nm          NA=0.45
DVD：      红橙光    λ=650nm           NA=0.6
蓝光产品：   蓝紫光    λ=405nm     NA＝0.85或NA＝0.65

可见，蓝紫光已经是可见光技术的里程碑。从可见光技术发展角度看，蓝光产品已经是可见光产品的极限。但提高光盘记录容量的技术远不只缩短波长和提高数值孔径(数值孔径的极限为1.0)两种途径，学术界和产业界已经将光盘单盘容量目标定在500Gbyete以上，达到TB数量级，国际围绕这一技术的研究依然浓厚。正是这样的出发点，使光盘产品的研究产生了诸多神秘的色彩，同时增加了人们研究的兴趣。围绕提升光盘密度的研究正在加紧进行，新技术不断推出，如光量子效应代替光热效应实现信息的写入和读取技术；三维多重体全息存储技术；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、多阶、高速、并行读写海量存储等技术；利用光学非辐射场与光学超衍射极限分辨率的研究成果，进一步减小记录信息符尺寸；采用近场光学原理设计超分辨率的光学系统，使数值孔径超过1.0等，但目前主要的技术集中在近场光记录、多层光记录、全息光记录、多阶记录。这些新技术同样可以应用在各类光盘产品中，不同程度地提高光盘的容量，满足各类应用的需求。

在消费类产品领域，国际光盘整体技术已经向蓝光技术转移，蓝光技术已经成为光盘产业发展的重点之一，国际上的各光盘产业公司已经推出了不同种类的蓝光产品，蓝光产品已经开始产业化。但这并不意味着红光技术和产品的终结，红光技术和产品同样因其应对了合适的市场和消费群体而继续存在和发展，CD产品20多年的生命力就是最好的印证，DVD产品也同样。同时由于新技术的采用，使红光产品在高清技术和产品领域，特别是消费类产品领域将会有更出色的表现。不言而喻，蓝光产品会在众多消费类巨头的推动下逐步走向成功，但红光产品会因其成本价格、产业基础以及应对的消费需求等优势，依然会得到长期稳定的发展。

图为三星的蓝光DVD播放机

经过20多年的发展，光盘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。那么相关的存储技术和产品的也将因市场的推动迅速发展。

图为NEC的高清DVD播放机
　　
相关的技术

近场光记录

采用近场光学原理设计超分辨率的光学系统，使数值孔径超过1.0，相当于探测器进入介质的辐射场，从而能够得到超精细结构信息，突破衍射极限，获得更高的分辨率，可使经典光学显微镜的分辨率提高两个数量级，面密度提高4个数量级。近场光记录可以实现高密度记录，目前的DVD光盘记录密度为3Gbit/in2，BD光盘记录密度为20Gbit/in2，采用近场光记录，记录标志可以控制到100nm以下，记录密度可以大幅度提高，目前实验室水平已经超过100Gbit/in2，相当于1张12cm的光盘可以达到100GByte以上的容量。近场光记录的激光依然使用目前的红光或蓝光。

多层光记录技术

多层光记录技术是利用光的透过性，控制光点位置在光轴方向移动，从而选择不同的记录层进行读写操作。目前DVD和BD，HD DVD都能实现2层记录，但是记录层数增加后激光难以透过记录层，所以基本上认为现在的技术，5～6层接近极限。

全息光记录

3维立体全息光记录技术使用2束激光，信号光是记录数据的载体，信号光照射需要存储的信息后与参照光相干涉，产生的页数据以干涉条纹的形式记录在晶体中。改变参考光角度，可以记录另一个信息。读取时可以用相同的参考光，通过CCD进行信息识别。全息记录技术使用激光的干涉原理将数据记录到光盘上，在同样12cm光盘上，使用全息记录技术可以将存储容量提升到1TB，这将是目前DVD标准容量(4.7GB)的200倍。全息光记录同样也使用红色激光和蓝色激光。

多阶记录

多阶存储技术(Multi-level recording)则利用先进的信号处理与调制编码及纠错技术来增加光盘的存储容量，它能够在不改变系统原有光学和机械结构的情况下，显著地提高存储容量和数据传输率。