光盤產品發展概述

數字光盤技術和產品從最早的CD→VCD→SVCD→DVD→藍光產品(HD-DVD、BD)，已經成為消費類電子產品中最前沿的數字音視頻主要產品，成為時尚的消費產品之一。光盤產品應該是數字技術最直接的代表，是數字技術的標志。1982年，CD產品的問世，使數字音頻技術在消費類產品中實現，并以最快速度得到市場和消費者的認可，CD產品一經問世就成為市場的主流產品，歷經20多年依然是市場主流的音頻產品，足見其技術和產品的生命力。數字音頻技術的發展和產品的成功，使人們充分認識了數字技術的魅力，但是由于壓縮技術的阻礙，使數字視頻技術整整延遲了10年。也應該說，壓縮技術和標準的建立是數字技術之本，沒有壓縮技術，就沒有數字視頻技術。從1993年的MPEG1(ISO/IEC11172)，1994年的MPEG2(IOS/IEC13818)到今天的H.264(MPEG-4 AVC)、VC-1等標準的制定使數字視頻技術得到巨大的發展。最值得提到的是1994年中國VCD產業的成功，使數字視頻技術以最直接的方式得到中國消費者的認可，并制造了消費類產品的市場奇跡，成就了數以百計的企業。VCD產業創造了我國乃至世界的消費類電子產品的奇跡，迄今為止沒有一個產業能夠創造如此的輝煌，將來也很難再現這樣的輝煌。MPEG2標準為數字視頻技術的發展開辟了新的里程碑，使數字技術真正在全球獲得成功，國際的消費類產品的巨頭公司，加緊其技術研究和產品開發進程。在計算機、影音娛樂界的共同推進，同時也是在中國VCD強大市場的推動下，DVD產品規格和系列標準于1996年完成整合并成功產業化。之后，在DVD聯盟的大力推進下， DVD產品迅速在全球取得成功，使全球的消費者真正體會了數字技術的魅力，同時認識了數字技術。2002年，這些消費類巨頭企業開始著手藍光技術的研究， 2004年藍光技術和產品在產業化上取得了重大的突破，開始了產業化的步伐，索尼、松下、三星、LG、東芝等公司紛紛將各自研發的藍光產品推向市場，成為國際消費類大展和商場的亮點，并形成Blue Ray-DVD(以索尼、飛利浦、松下等為代表)和HD-DVD(東芝、三洋、微軟等)兩大陣營，開始了技術和產品的又一輪激烈的競爭，使我們覺得，藍光產品正向我們走來。

光盤產品發展趨勢淺議

光盤從CD發展到DVD，到藍光DVD，就是一個提高記錄密度、擴大容量的過程。DVD實質上就是高密度CD，而藍光DVD又是高密度DVD……光盤產品的升級換代，其密度和容量的提升是一個重要標志。采用可見光進行數據信息的拾取是光盤技術的基礎。眾所周知，可見光的波長在380nm～800nm范圍內，且光盤容量(或記錄密度)與數值孔徑和波長成比例，也就是說提高物鏡數值孔徑NA和采用更短波長的激光光源就可以提高單面光盤的存儲容量。目前光盤產品所采用可見光有：

CD：        紅光      λ=780nm          NA=0.45
DVD：      紅橙光    λ=650nm           NA=0.6
藍光產品：   藍紫光    λ=405nm     NA＝0.85或NA＝0.65

可見，藍紫光已經是可見光技術的里程碑。從可見光技術發展角度看，藍光產品已經是可見光產品的極限。但提高光盤記錄容量的技術遠不只縮短波長和提高數值孔徑(數值孔徑的極限為1.0)兩種途徑，學術界和產業界已經將光盤單盤容量目標定在500Gbyete以上，達到TB數量級，國際圍繞這一技術的研究依然濃厚。正是這樣的出發點，使光盤產品的研究產生了諸多神秘的色彩，同時增加了人們研究的興趣。圍繞提升光盤密度的研究正在加緊進行，新技術不斷推出，如光量子效應代替光熱效應實現信息的寫入和讀取技術；三維多重體全息存儲技術；利用當代物理學成就，如光子回波時域相干光子存儲原理、光子俘獲存儲原理、共振熒光、超熒光和光學雙穩態效應、光子誘發光致變色的光化學反應、雙光子三維體相光致變色效應，以及借助許多新的工具和技術如掃描隧道顯微鏡(STM0)、原子力顯微鏡(AFM)、光學集成技術及微光纖陣列技術等，提高存儲密度和構成多層、多重、多階、高速、并行讀寫海量存儲等技術；利用光學非輻射場與光學超衍射極限分辨率的研究成果，進一步減小記錄信息符尺寸；采用近場光學原理設計超分辨率的光學系統，使數值孔徑超過1.0等，但目前主要的技術集中在近場光記錄、多層光記錄、全息光記錄、多階記錄。這些新技術同樣可以應用在各類光盤產品中，不同程度地提高光盤的容量，滿足各類應用的需求。

在消費類產品領域，國際光盤整體技術已經向藍光技術轉移，藍光技術已經成為光盤產業發展的重點之一，國際上的各光盤產業公司已經推出了不同種類的藍光產品，藍光產品已經開始產業化。但這并不意味著紅光技術和產品的終結，紅光技術和產品同樣因其應對了合適的市場和消費群體而繼續存在和發展，CD產品20多年的生命力就是最好的印證，DVD產品也同樣。同時由于新技術的采用，使紅光產品在高清技術和產品領域，特別是消費類產品領域將會有更出色的表現。不言而喻，藍光產品會在眾多消費類巨頭的推動下逐步走向成功，但紅光產品會因其成本價格、產業基礎以及應對的消費需求等優勢，依然會得到長期穩定的發展。

圖為三星的藍光DVD播放機

經過20多年的發展，光盤技術雖然已基本成熟，但仍存在很大的發展空間，遠未達到其物理極限。在21世紀，隨著光記錄相關技術如光學技術、激光技術、微電子技術、材料科學、微細精加工技術、計算機技術、自動控制技術以及編碼技術的進步，光記錄在記錄密度、存儲容量和數據傳輸速度等方面，都還有更高的需求和巨大的發展潛力。市場需求永遠是技術發展和產品開發的根本動力。21世紀是全球高度信息化數字化的世紀，社會運作和經濟發展對信息的需求量將是天文數字。數字傳輸速度將以Tbit/s(1012bit/s)計，相應的數據處理速度也將達到皮秒(10-12秒)量級。那么相關的存儲技術和產品的也將因市場的推動迅速發展。

圖為NEC的高清DVD播放機
　　
相關的技術

近場光記錄

采用近場光學原理設計超分辨率的光學系統，使數值孔徑超過1.0，相當于探測器進入介質的輻射場，從而能夠得到超精細結構信息，突破衍射極限，獲得更高的分辨率，可使經典光學顯微鏡的分辨率提高兩個數量級，面密度提高4個數量級。近場光記錄可以實現高密度記錄，目前的DVD光盤記錄密度為3Gbit/in2，BD光盤記錄密度為20Gbit/in2，采用近場光記錄，記錄標志可以控制到100nm以下，記錄密度可以大幅度提高，目前實驗室水平已經超過100Gbit/in2，相當于1張12cm的光盤可以達到100GByte以上的容量。近場光記錄的激光依然使用目前的紅光或藍光。

多層光記錄技術

多層光記錄技術是利用光的透過性，控制光點位置在光軸方向移動，從而選擇不同的記錄層進行讀寫操作。目前DVD和BD，HD DVD都能實現2層記錄，但是記錄層數增加后激光難以透過記錄層，所以基本上認為現在的技術，5～6層接近極限。

全息光記錄

3維立體全息光記錄技術使用2束激光，信號光是記錄數據的載體，信號光照射需要存儲的信息后與參照光相干涉，產生的頁數據以干涉條紋的形式記錄在晶體中。改變參考光角度，可以記錄另一個信息。讀取時可以用相同的參考光，通過CCD進行信息識別。全息記錄技術使用激光的干涉原理將數據記錄到光盤上，在同樣12cm光盤上，使用全息記錄技術可以將存儲容量提升到1TB，這將是目前DVD標準容量(4.7GB)的200倍。全息光記錄同樣也使用紅色激光和藍色激光。

多階記錄

多階存儲技術(Multi-level recording)則利用先進的信號處理與調制編碼及糾錯技術來增加光盤的存儲容量，它能夠在不改變系統原有光學和機械結構的情況下，顯著地提高存儲容量和數據傳輸率。