PCDVD數位科技討論區 - [轉貼]容量達 1TB 的光碟可望於 2010 年登場

翻了一下對岸的文章....

http://www.optoelectro.com/translate/cdrom/CDROM20.htm

超高記錄容量近場光碟片技術簡介

09-24-2002 本站編譯

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自70年代起光碟片產品問世之后，更有了LD（Laser Disc）、CD（Compact Disc）、MD（Mini Disc）、DVD（Digital Versatile Disc）等規格的光碟片相繼出現。伴隨著計算機通訊技術的迅速發展，資訊儲存媒體的進步也一日千裡。在光學儲存媒體方面，光碟片的儲存容量也自CD的650MB，提升到DVD的4.7GB,但是業界追求更大容量光蝶片的努力一直在繼續。

目前一般的光學儲存媒體，如CD, DVD等，是將光源經由透鏡聚焦后照射于記錄層上來進行光學讀或寫的作用，算是一種遠場光學的儲存技術，而其可辨識出之記錄點的大小會受到繞射極限(Diffraction Limit)的限制，因此若要有效地縮小記錄點大小以提升記錄密度，必須(1)使用短波長的光源；(2)使用高折射系數的介質；(3)是提升透鏡的NA值。但無論如何，遠場的光學記錄模式仍會受到繞涉極限的限制。為了追求更高的光碟記錄密度，首先必需解決光的繞射界限障礙，因此利用近場光學原理的超級鏡片完成所謂的新一代超高密度光碟目的成為關鍵技術門檻。

一、何為近場光學

一般而言人類的眼睛所感受到的光稱為遠視野光（far-field），具體而言，它是光線飛越至遠處觸及物體反射或折射后的光，當光觸及物體時物體表面會形成一層近場光（near-field）的光衣，然而近場光只存在物體表面肉眼卻無法辨識，必須使用特定檢測器並貼近物體表面才可檢測出它的存在。這類檢測器以80年代的近場光顯微鏡（SNOM）較具代表性。

近場光有如水龍頭的水流，當我們打開開關時水便快速出，若將手置於水流下方便可感受水的存在，這好比是人眼可辨識普通光；反之若關閉水龍頭水便無法大量流出，而在退場門處形成水珠，這便是光學上的近場光。此時若將手置於退場門處仍無法辨識水的存在，除非用手直接觸摸退場門處的水珠；更重要的是一旦觸摸水珠后水珠便會沿著手流動，近場光也具有這種特性。近場光是在90年代才被發現至今只有百年歷史，由於它是一種特殊性質的光，因此實際應用尚不普遍。近場光記錄與記錄mark大小、光波長沒有直接關係，它是受到產生近場光的開口大小所左右。目前近場光顯微鏡可作到20～30nm以下的開口徑，並可檢測、記錄100nm以下的mark。理論上直徑12cm的光碟片可記錄1Tera（1012）位元組（Byte）的資料。

二、近場光碟片開發歷程

光是一種波狀物即使利用鏡片收斂仍有它的極限無法將光線完全收斂成點狀，它的收斂極限稱為繞射界限（Diffaction Limit）。例如將一片平板鑽一小孔讓光線從一端射入，如果孔徑比光的波長更短時，光線無法在反側產生漏溢，如此一來人們便無法從反射光來判斷孔穴的存在。將同樣原理運用在光碟片時，記錄mark若變小且mark間的間距極窄，長波長鐳射便無法逐一讀取信號，因此才會有人打算利用短波長藍色半導體雷射來改善此問題，不過即使是短波藍色雷射仍存有100nm的繞射界限，無法根本解決上述問題，為了突破此界限，業界才將焦點轉移到所謂的近場光學技術上來。

92年美國AT&T及貝拉研究所曾利用近場光成功完成首次的光記錄，之后更以近場光顯微鏡在MO光碟片上製作60nm的mark。不過此階段的近場光記錄存有許多缺點，其中一項是記錄與檢測速度極為緩慢，嚴重時一分鐘只能讀取一個mark，這大約是DVD的100萬倍，而音樂與影像再生時每秒需讀取100萬到1000萬個mark，此外為了製作近場光，開口觸與記錄體的間距為10～50nm，換言之稍許的振動都會造成碰撞，幾乎無法加以商品化。為解決此問題日本產業技術綜合研究所將光碟技術與近場光學顯微鏡加以整合，開發出高密度光Super RENS（Super Resolytion Near-filed Stracture）。它的架構是在產生近場光的再生層設置銻膜，記錄mark的記錄層則為鍺銻碲合金膜，上述兩者之間及碟片上下面再覆蓋誘電體層（氮化矽），銻膜在常溫時反射率極高，當雷射光束照射再生層時其中心高溫部的銻會由結晶狀轉變成非結晶狀（溶融狀），而形成高穿透率微細開口（穿透型開口），藉由開口的形成近場光在誘電體依10nm的間距直達記錄層製作mark，然而實際上因為開口極為微小，因此再生信號的近場光也變的相當微弱。

有監于此90年代后期才利用氧化銀及Nano Explosion特性進行改良，它的動作原理是利用氧化銀膜在160°C時銀與氧分離所產生的奈米級爆炸，使基板產生變化達成強化近場光的效果。

氧化銀反射率低而穿透率高，當雷射光束照射至氧化銀膜時它的中心高溫部會分解成銀和氧，由於銀的反射率較高因此形成微細的光散亂體，它的周遭則產生近場光同時透過誘電體層達記錄層形成mark。碟片迴旋帶動雷射光束轉移照射點進而造成上述被照射層溫度下降，再生層再度結合成氧化銀。分解后的微少銀粒子會在記錄層發生一種稱為「表面Plasmo」的增效近場光，因此可獲得比穿透型更強大的再生信號。

由於雙重的氧化銀膜再生架構使得解析度因Antenna效應大幅提升，利用光散亂體作為記錄與再生的技術稱為散亂型Super Lens。實驗上即使是紅色半導體雷射（波長635nm）上述兩種Super Lens都能讀取100nm的mark。

近期，由於台灣業界的努力，應用近場光學技術的光碟片已經開發出樣品，而且可以相容于現有設備製程與讀取裝置，其開發進度領先于歐美日等國，因此近場光碟片技術再次成為業界囑目的焦點。

三、近場光碟片的發展將引發光儲存革命

目前開發出的近場光碟片樣品的規格與既有的DVD碟片相同，使用的鐳射波長介于635至650奈米之間，讀寫功率為1至8mW，最小記錄點長度可小于一百奈米，使得碟片單片單層的容量可以高達100GB以上，可以應用在DVD-RAM、RW和R等不同規格的碟片上。

這項技術與目前業界剛剛發表的藍光DVD相比，藍光DVD的容量僅7GB，而且必須更換光碟機讀寫頭，實際生產及應用有諸多不方便；與多層光盤“FMD”技術相比，其最大的優勢是僅單層容量即可達到100GB以上。而且近場光碟可利用現有設備即生產，量產過程不會比DVD-RAM複雜，近場光學作用層可以是各種金屬或化合物的奈米材料，在成本上也並不會提升多少，量產之后的價格仍可在一般大眾所能接受的程度。

據悉，近場光學的技術研究成果，除了可用來製造近場光碟片外，還可以應用到半導體及生醫產業，應用前景相當廣泛。

業界預計該項技術一般在5、6年后可完成其實用劃技術開發，隨后10年內可推展運用于DVD等領域。因此未來三、四年中，應是最適合的準備量產上市時機。

近場光學技術在光碟片產品中的應用雖然剛剛開始，距離商品實用化還有許多問題有待克服。但由於其是利用既有的DVD讀寫頭技術為基礎，加上具有超高記錄密度的特徵，因此未來的發展比將對光儲存技術產生革命性的震撼。

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po一下三年前的文章...

給大家作個參考 :)

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