光媒体目前有三种规格:光盘、光带、光卡。其中,光盘占支配地位,最大直径14英寸,新型索尼小型光盘直径只有2.5英寸。光盘有三个系列,它们是只读存取光盘(ROM),写一次读多次光盘(WORM),可重写光盘。还有复合(杂交)媒体。
ROM媒体包括一个支持体如聚碳酸酯,上面涂以反射铝层和一个保护层。铝涂层上有负载信息的槽,用来散射照到铝涂层上的激光,以免激光反射到检波器上。激光透过支持体读取信息这种方式称为支持体透入型。这种类型的媒体包括大家熟悉的激光唱盘及各种规格的激光唱盘只读存取光盘(CD-ROM)。
WORM媒体有各种结构和记录方式,但都有一个激光变换的记录层,WORM媒体读取信息的方式与ROM相同。信息记录方式包括磨削、形成槽、形成泡、相转换、合金化及结构改变。
可重写媒体目前有三个系统,它们是含染料聚合物(DIP),相-转换-重写(PCR)和热- 磁 - 光(TMO),后者通常简称为磁 - 光(MO)。
DIP系统是分散有红外吸收染料的聚合物旋涂在支持体上,激光在涂膜上聚焦加热形成记录槽,用普通加热可使涂膜恢复原状,即完成了一次信息擦除。
PCR系统通常用以碲为基底的金属合金,其相结构由冷却速率来确定。记录层位于保护层和作为散热片的金属涂层之间。用激光束加热某一部位使之融化,散热片使之固化为非晶态。低温下长时间加热该非晶态部位,使之重新结晶,这样就完成了一次信息擦除。
目前MO系统使用一活性涂层,涂层由稀土金属和过渡金属的合金组成,这些合金表现有磁 - 光克耳效应,这样记录涂膜的表面光特性取决于其电磁条件。通过在非晶态涂膜上产生磁畴来写入信息。
稀土过渡金属合金是天然的铁磁材料,由于稀土金属原子的磁化与过渡金属原子的磁化方向相反,所以总的磁化效果是二者的综合。稀土原子的磁化与温度有关,在居里温度时磁化率为零。在补偿温度时、稀土金属原子的磁化和过渡金属原子的磁化率大小相等方向相反,总的磁化效果为零。
总的磁化效果为零时,矫顽磁性趋向无穷大。因此,选定一个补偿温度,通过选择不同组分的合金可获得很稳定的磁畴,在加热磁 - 光涂膜减少其矫顽磁力的同时,用一个外加磁场即可在磁畴上写入信息。在外加磁场下冷却至补偿温度即可擦除磁畴上的信息。磁畴上信息的读取不是通过散射,而是通过一极化激光以克尔旋转角旋转来完成的。
目前用于可重写媒体的三种方法各有其优缺点,DIP系统最便宜、也最易于制造,但目前其最多可擦除104次,即擦除可靠性较低。PCR系统制造成本较高,但其擦除可靠性可达106次,MO系统制造成本最高且不易制造,但可擦除超过107次。由于MO系统的擦除可靠性高,再加上有其它优势,使其成为目前市场上的主导产品。
PCR系统比MO系统要简单得多,PCR系统可直接在没有擦除过的原有信息上记录,即具有“直接重写”功能。MO系统则没有此功能,因为MO系统中用于写入或擦除磁场的线圈距离太远,不足以有选择地磁化。用下述两种方法可使之具有直接重写功能,但都额外增加了复杂性和成本。
第一个方法称为磁场调制,驱动器除了光头外还有一个磁头,磁头的位置更靠近光盘,这样产生的磁场更强,这种方法的缺点是破头和光头有碰坏的危险,并且由于光头和破头位于支持体的上下面,因此不能用于双面介质。
第二种直接重写方法称为光照度调制,可用于双面介质。但由于这种介质必须包含两个或多个具有不同矫顽磁性与温度特性之比的MO涂层而变得复杂,驱动器必须带有永久磁铁才能磁化所有涂层。
目前,光盘系统的数据存储密度约108比特/厘米2,磁盘的存储密度约106比特/厘米2研究表明到90年代末,光盘密度将增加一个数量级。研究的主要领域有,波长较短的激光、介质上信息分区的记录和修改,其中,激光的研究最重要,因为它不仅使存储密度大大增加,而且导致在短波段具有优良克尔旋转角的新一代更稳定磁 - 光材料的使用。这些材料包括铂 - 钴复涂层和诸如铁氧体和金刚砂等氧化物材料。
发展到如此高水平的可重写光媒体如何市场化呢?显然,在专业和消费领域都有市场化的机会,在消费领域市场化的可重写光媒体是新型索尼小型光盘及日本开发的可重写激光唱盘产品。小型光盘受到格外青睐,这是因为它将使磁 - 光技术进入普通家庭。小型光盘驱动器不仅可用磁场调制直接重写技术记录MO媒体,还可读取由CD(激光唱片)技术制造的压刻媒体。因此,该系统适用于不同技术的预记录和记录(重写)媒体。
在专业领域,如计算机存储应用领域,光媒体能否取代磁媒体或磁媒体能否与光媒体相结合,人们说法不一。但有一点是肯定的,光媒体将是磁媒体的必要补充,并在储存媒体中占有一席之地。光媒体在联机存储大量数据而又不要求快速存取时尤为有用。其典型实例是记录影像的处理。
光媒体还有可移动性的优点,这样可以在个人计算机之间进行大规模的信息转移,而且数据保密性好。随着嵌入式3.5英寸驱动器的日益普及,后两个功能可能是吸引用户的主要优点。
NRI最近预测可重写光盘驱动器占光盘驱动器市场总份额将从1990年的24%跳到1995年的45%,平均每年增加73%。数据技术公司预测到1995年MO驱动器将从100,000件增加到1,500,000件,这意味着到1995年MO驱动器的市场价值将达75亿美元。数据技术公司预计到1995年MO光盘将达1200万个,价值30亿美元。这些数字只表明3.5英寸驱动器的增长,没有考虑小型光盘的影响。
总之,可重写光媒体已达到很高技术水平,目前面市产品主要是MO系统。从长远看,如果PCR系统的擦除可靠性得到了进一步改进,PCR系统将削弱MO系统的统治地位。可重写光盘产品没有获得广泛应用,部分原因是由于缺乏嵌入式驱动器,或许也是由于它刚一问世就遇到世界范围的经济衰退。但随着硬件制造商越来越多地采用3.5英寸驱动器和可重写光盘消费品的问世,可重写光盘将愈来愈得到人们的认可。
[Image Technology,1993年4月]