光盘存储密度

光盘存储密度详解

定义与基本概念

光盘存储密度指单位面积或体积内存储的数据量，通常以 比特每平方微米（bit/μm²） 或 字节每立方厘米（Byte/cm³） 表示，存储密度越高，相同物理空间内可存储的数据越多，光盘通过光学方式读写数据,利用激光在记录层形成凹坑或改变介质折射率来编码信息。

影响存储密度的核心因素

不同类型光盘的存储密度对比

关键差异：
蓝光通过缩短波长、增大NA、缩小轨道间距和凹坑尺寸,将存储密度提升至CD的约6倍。

提高存储密度的技术路径

1. 短波激光技术：
   采用紫外光（如355nm）或近红外光（如450nm）,进一步缩小光斑尺寸。
2. 多层结构：
   通过堆叠多层记录层（如三层蓝光光盘）,垂直扩展存储容量。
3. 全息存储：
   利用光干涉原理，在三维空间中记录数据，理论密度可达 1 Tb/cm³。
4. 超分辨技术：
   如SLAL（超透镜辅助照明）或近场光学,突破光学衍射极限。

相关问题与解答

问题1：为什么蓝光光盘的存储密度远高于CD？

解答：
蓝光通过以下技术提升存储密度：

1. 激光波长从780nm（CD）缩短至405nm，光斑直径更小；
2. 物镜数值孔径（NA）从0.45增大至0.85，聚焦能力更强；
3. 轨道间距从1.6μm缩小至0.32μm，单位面积轨道数增加；
4. 最小凹坑长度从0.83μm缩短至0.14μm,单轨道数据量更大。

问题2：目前光盘存储密度的理论极限是多少？如何突破？

解答：

1. 理论极限：
   受光学衍射极限限制，传统二维光盘的面密度上限约为 30×10⁸ bit/μm²（对应波长405nm，NA 0.9）。
2. 突破方向：
   • 三维存储：如全息存储或多层结构，利用空间维度提升容量；
   • 超分辨技术：如STED（受激发射损耗显微镜）或纳米天线辅助，突破衍射极限；
   • 新材料：使用高折射率介质或相变材料，提升数据写入稳定性