“ODS 2001”—新一代DVD技术纷纷出台
2001/05/08  本站编译

每年一度的国际光盘及光存储会议“ODS 2001”(Optical Data Storage Topical Meeting)于4月22日~25日于美国新墨西哥州Santa Fe市举行。本届会议有两个主题,一是如何进一步提高使用波长为405mm的蓝紫色激光的下一代DVD光盘性能,使存储容量增加到45
GB至50GB的技术以及数据传送速度提高到100Mbit/s以上的技术等。该技术有可能在不久的将来用于实际用途。二是如何实现下一代光盘的相关技术等,将光拾取头进行小型化处理,将其嵌入到非接触式激光头的技术也再次引起了研究人员的关注。

在会议上,几乎所有的技术提案都集中在岸沟(land-groove)记录方式上。而凹槽记录方式的优势主要在于:能够较容易地确保播放专用光盘和追记型光盘之间的兼容性;能够使光读取头简单化;省略了岸沟间的切换等。该技术的原理是:为实现与岸沟记录方式同样的记录密度,就必须把凹槽宽度缩小到原来的一半左右。而这种宽度却不支持使用350nm波长光源的现行DVD控制设备,在本次会议之前的实际中难以采用,但光源技术发展至今,波长350nm左右的光源已经能够比较容易地导入,所以各公司便一涌而上开始探讨凹槽记录方式的应用问题。尽管各公司发布的技术或多或少有些差别,但单面记录容量均为25GB。松下电器产业、荷兰Philips Research Laboratories、先锋和TDK的联合小组以及索尼等均首次发表了有关凹槽记录方式的新一代DVD技术。

松下电器产业公司开发出采用“Te-O-Pd”无机系列材料的蓝紫色光源追记型光盘(可擦写一次光盘),作为无机系列的一次性可擦写材料,“Te-O-Pd”长期以来一直很受世人关注。另外,新型光盘不仅可以2层记录而且还向4层记录发起了挑战,向人们展示了应用于实际的可能性。松下电器的光盘实现了单面单层25GB的记录容量。信道间距为320nm、每bit的记录长度为116nm。在记录编码方式方面采用了日本Victor提出的直流成份抑制型“D8—15
”。在采用凹槽记录方式的同时,还独立开发出了在Wobble(信道抖颤)中嵌入地址信息的方式“Saw- Tooth”。格式效率高达84.3%。

另外在进行数据写入实验时,松下电器使用了两种光盘。一种是采用了与现行DVD相同厚度的0.6mm光盘粘合在一起的光盘,光盘直径为12cm。采用开口数(NA)为0.65的光盘存储装置进行记录播放试验。在这种情况下,2层可以存储27GB数据,而4层则可以存储54GB的数据
。另一种是在光盘表面涂有厚度为0.1mm的薄形保护层的光盘。它使用NA高达0.85的高倍物镜
,在光盘直径为12cm时,2层光盘可存储45GB数据,4层能够存储90GB数据。

菲利浦和索尼分别发布了将“DVR-blue”的信道格式转换为凹槽记录方式的新规格光盘。单面容量为23.3GB。信道间距为320nm、每bit的记录长度为120nm。地址信息以MSK( minimum shift keying)方式植入Wobble。格式效率为81.7%。索尼公司介绍此技术,只要追加Limit equalizer等信号处理技术,便可以使单面单层存储容量达到25GB。另外三菱公司也推出了参照菲力蒲和索尼公司所定光盘规格的“DVR-blue”,其数据传输率高达120 Mbit /s,相变化记录膜是以Ge+Sb等共晶材料(SbTe)为基础的物质,因此数据保存时间可达数半年之久,而且能够反复直接改写达10万次。该公司还测试了光盘进行多值记录时的性能。多值记录采用的是美国Calimetrics公司开发的方式。使用多值记录方式时可以在一个数据信元(Data Cell)内写入3bit数据。测试显示信元长度为0.1785μm时每张光盘的存储空量可达44GB。

理光已确认了将CD-RW光盘和DVD+RW光盘等使用的银铟锑碲合金(Ag-In-Sb-Te)相变化记录膜与蓝紫色光源配合使用在直径12cm的光盘上实现20.9GB的单面容量技术,同时数据记录速度也可以提高到100Mbit/s。

实验中使用了与荷兰飞利浦公司和索尼等共同开发的“DVR-blue”规格相同结构的光盘。记录膜为4层结构,即Ag合金反射膜、电介质层(ZnS-SiO2)、相变化膜、电介质层(ZnS-SiO2)。与金属反射膜相临的电介质层被加工至10nm以下,以便在激光的照射下相变化膜上产生的热量可以迅速地得以扩散。厚度仅为0.1mm的薄形覆盖层是采用将聚碳酸酯(Polycarbonate)薄膜加工到光盘底板上的方法制作而成的。

由于蓝紫色半导体激光的光输出功率范围仍较小,此次的记录膜等的设计性能为记录功率与播放功率之比为10~13。而对于目前的可写入CD和可写入DVD而言,这一比例已经高达15~20。

先锋和TDK的联合小组也发布了单面单层记录容量为25GB的存储技术。先锋提供光盘底板、TDK提供记录膜和覆盖层,双方共同开进行新一代DVD光盘的开发。在光盘底板的控制(Mastering)方面使用了电子束曝光装置。两公司不仅在存储介质的制造方面,还将在介质特性的评价方面展开合作。对信道间距为0.3μm条件下的Over light(激光偏离)和Cross Light(信号重叠)时的Jitter的测定,结果显示即使擦写次数接近1万次、抖动(Jitter)仍低于8%。需要提及的是该测定系统采用了Limit Equalizer。

韩国LG Electronics公司发表了下一代DVD研究成果。其内容大致分为两个方面,一是将光盘的覆盖层设计为0.3mm,在确保同现行DVD兼容的同时提高了存储容量。另一个是将覆盖层设计为0.1mm,从而将存储容量提高到了20GB以上。

前一个研究成果是把LG此前公布的各项研究成果汇总而来的。LG在会场上介绍了存储容量为15GB的播放专用光盘及可擦写光盘的抖动(Jitter)评价结果,同时还讲解了该公司提议的(1,8)RLL系的记录编码方式“ALA”及在Wobble(信道抖颤)中嵌入地址信息的技术。

后一个研究仅公布了在把覆盖层厚度降至0.1mm,以便把存储容量提高到20GB以上的光盘测试结果。用来进行评价的设备是Pulstec工业公司制造的。作为遵循索尼及荷兰Royal Philips Electronics公司提倡的“DVR-blue”规格的光盘,其评价结果显示仅单面单层就可以实现24GB的大容量存储。

其他与下一代DVD技术相关的还有:

美国DataPlay公司公布了小型光驱的详细情况。

菲利浦和日立万胜推出高密度光盘的非接触式激光头

索尼开发达实用水平的DVR-blue透镜刻蚀加工技术,这是一种使用等离子体刻蚀技术在玻璃底板上一次性制作多个透镜的技术。DVR-blue规格中使用大小2枚组合透镜来将开口数提高到0.85的物镜。此次发表的成果与此前在ISOM2000上发布的一样,也是有关2枚透镜中口径较小的透镜的制造技术。此前用刻蚀法加工的小口径透镜的直径仅为200μm左右,而此次的新技术则将直径加大到了800μm。这样,将小口径透镜嵌入光拾取器时,光拾取器和光盘间的距离(WD)可以扩大到75μm、光盘覆盖层的厚度也可增加到0.1mm。而此前的技术中上述距离只有新技术的1/2,无法满足DVR-blue规格的要求。此次发表的透镜直径增加到了原来的4倍,并且确立了实用化目标。

Santa Fe市是经常被好莱坞当作西部片舞台的一个古老的城市,也许是因为地处高原的缘故,每天早晚气温都会骤降到零度左右,但是本次会议的讨论场面与天气则正好相反,气氛相当热烈,从上述厂商发布的下一代DVD产品中,让我们充分感受到了DVD产品技术方面的再次飞跃。


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