探究 下一代光存储Blu-ray可靠性

　　人们对新一代光存储产品充满期望，但新一代的光存储产品却并不如我们想像中那么可靠。究竟我们将面对哪些问题，最终又能以什么方式来解决呢？请看本文的深入分析。

　　2006年，酝酿了数年的Blu-ray Disc产品终于要批量上市了。作为新一代光存储产品，它能否很好地生存与发展，质量和价格这两个因素起着决定性作用。新一代光驱和碟片新上市时，其价格会通常都比较高，这是毋庸置疑的。此外，可靠性方面如果不能让消费者放心，将会对新一代光存储产品的前期推广工作产生非常不利的影响。

　　事实究竟如何呢？在形势尚不明朗的情况下我们无法给出准确的答案，因为有些问题一时还难以发现，但我们却可以从纯技术角度来分析。

　　哪些方面让人放心不下？

　　Blu-ray Disc的外形尺寸与CD和DVD完全相同，它们之间的差别仅在于肉眼难以分辨的细微之处(表1)。

　　大家知道，一直以来在光盘技术中无非是通过硬件和软件这两个途径来提高光盘容量：硬措施是通过缩短激光波长、增加物镜的开口数来缩短比特长度和道间距，以达到提高存储密度的目的；软措施则是通过改进编码技术来提高存储效率和纠错能力。

　　凡事都有利和弊，蓝色激光技术虽然提高了存储密度，但也带来了许多麻烦。就以两大蓝色激光阵营中的Blu-ray Disc来说，虽然它比HD DVD容量更大，但它所面临的问题也更多。

　　1.坑槽尺寸更小，防污能力弱

　　只读光盘是用坑槽来表示信息的，光盘的容量越大，坑槽的尺寸越小。从DVD到Blu-ray Disc，光盘的容量从4.7GB提高到25GB。容量扩大了5倍多，坑槽尺寸也明显地缩小了(图1)。

图1 Blu-ray Disc与DVD坑槽尺寸的对比

　　坑槽尺寸的缩小对光盘可读性带来了明显的影响：灰尘、指纹和划痕对Blu-ray Disc的影响将会更大。换言之，同样一个灰尘颗粒，未能对DVD读盘过程施加有效影响，却能“一叶障目”，使Blu-ray Disc读不出数据。东芝公司给出的实验数据显示，HD DVD的防尘性与DVD相当，而Blu-ray Disc在灰尘噪音方面要比DVD高出10至20分贝(图2)。

图2 在灰尘噪音方面Blu-ray Disc比DVD高出10至20分贝

　　2.保护层变薄，盘片更易受损

　　在光学系统中，镜头的NA值(Numerical Aperture，数值孔径或开口数)代表了物镜聚集激光的能力，由于激光在光盘上的照射光斑(形成记录点)直径=αλ/NA(α是个常数，通常取1.22)，即与激光波长λ成正比，与物镜的NA值成反比。尽管高NA值的光学镜片制造难度较大(Blu-ray Disc光驱光头中用两只棱镜才实现了0.85的NA值)，但它却有助于缩小信息点宽度，提高存储密度(图3)。

图3 NA值越大，光斑越小。

　　物镜的数字孔径NA的大小还与光盘的透明覆盖层(或称“读出层”)厚度有关系：NA值越大，要求光盘的覆盖层越薄。因此，Blu-ray Disc光盘将读出层厚度最大限度地压缩到了0.1mm(图4)。

　　波长缩短会使光轴与光盘之间的倾角容差缩小，因为倾角容差与覆盖层的厚度成反比。但读出层厚度变薄，又使倾角容差的损失获得了补偿。Blu-ray Disc的最大允许倾角误差达1.3°，比DVD还要大，这不仅放宽对光盘平坦度的要求，还能减少光线的散射，降低了回光噪音，为提高记录密度提供了可能。HD DVD虽然也使用405nm激光，但为了保持与DVD兼容，读出层厚度没有改变，所以容量上不敌Blu-ray Disc。

图4 三种光盘标准读出层厚度上的差异

　　但是，由于覆盖层起到保护盘片的作用，覆盖层变薄会带来如下的问题：数据层与光盘外表面之间只留下一层如同窗户纸的保护膜，很不耐刮。读盘时，高速旋转的盘片难免会发生些许的跳动，一旦触及光头，就将造成光头与光盘两败俱伤的严重后果。