LibRar.Org.Ua — Бібліотека українських авторефератів

Загрузка...

Головна Електроніка. Обчислювальна техніка → Фізико-технічні основи побудови оптичних запам'ятовуючих пристроїв на фотолюмінесцентних носіях

20


НАЦІОНАЛЬНИЙ ТЕХНІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ УКРАЇНИ

“КИЇВСЬКИЙ ПОЛІТЕХНІЧНИЙ ІНСТИТУТ”







Беляк Євген В’ячеславович





УДК 004.023



ФІЗИКО-ТЕХНІЧНІ ОСНОВИ ПОБУДОВИ

ОПТИЧНИХ ЗАПАМ’ЯТОВУЮЧИХ ПРИСТРОЇВ

НА ФОТОЛЮМІНЕСЦЕНТНИХ НОСІЯХ





05.13.05 – Елементи та пристрої обчислювальної техніки та систем керування







АВТОРЕФЕРАТ

дисертації на здобуття наукового ступеня

кандидата технічних наук






Київ - 2006

Дисертацією є рукопис

Робота виконана в Інституті проблем реєстрації інформації НАН України, м. Київ.


Науковий керівник: доктор технічних наук, старший науковий співробітник

Крючин Андрій Андрійович,

Інститут проблем реєстрації інформації НАН України,

завідувач відділу


Офіційні опоненти: доктор технічних наук, професор

Данилов Володимир Васильович,

Донецький національний університет,

завідувач кафедри

кандидат фізико-математичних наук,

старший науковий співробітник

Костюкевич Сергій Олександрович,

Інститут фізики напівпровідників

ім. В.Є. Лашкарьова НАН України, завідувач відділу


Провідна установа: Вінницький національний технічний університет

кафедра лазерної та оптоелектронної техніки


Захист відбудеться " 20 " лютого 2006 року о 16:30 на засіданні спеціалізованої вченої ради Д 26.002.02 у Національному технічному університеті України “Київський політехнічний інститут” (м. Київ пр. Перемоги, 37, корп. 18, ауд 306).


Відзиви на автореферат у двох екземплярах, завірені печаткою установи, просимо надсилати на адресу: пр. Перемоги, 37, м. Київ 03056, вченому секретарю Національного технічного університету України “Київський політехнічний інститут”.


З дисертацією можна ознайомитись в бібліотеці Національного технічного університету України “Київський політехнічний інститут”.


Автореферат розісланий " 19" січня 2006 року.


Вчений секретар

спеціалізованої ради,

кандидат технічних наук, доцент М.М. Орлова

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ


Актуальність теми. Обсяги інформації, які створило людство і які використовуються у наукових дослідженнях, банківсько-фінансовій діяльності, виробництві, освіті, культурі, мистецтві та сфері розваг постійно зростають. За даними вчених з університету Берклі на кінець 2000 року обсяг інформації, накопиченої людством, склав 121015 біт і кожні 2,5 роки він буде подвоюватися. Найбільш швидко зростають обсяги інформації, представленої у цифровому вигляді. Таке зростання пов’язане не тільки з накопиченням нової інформації, а також з переведенням до цифрової форми представлення архівних матеріалів, у тому числі аудіо- і відеоматеріалів, обсяги яких, з огляду на світові дані, складають сотні мільйонів годин. Переведення до цифрової форми представлення архівних матеріалів забезпечує їх довгострокове зберігання та введення до наукового обігу. Різке збільшення об’ємів інформації також пов’язане з використанням нових форматів представлення і зберігання відеоінформації (телебачення високої роздільної здатності, тощо), мультимедійного представлення даних. Прогнозується поява в найближчому майбутньому систем голографічного відображення відеоінформації (так званої об’ємної чи стерео-відеоінформації), систем, які на сьогоднішній день вже розроблюються для ігрових консолей. Це ставить проблему збільшення щільності цифрового відеозапису на новий рівень, вимагаючи від розробників термінового впровадження таких методів запису, що з одного боку дозволять найближчим часом створити носії інформації значного об’єму, пристрої зчитування яких будуть сумісні з попередніми форматами оптичних дисків, а з іншого боку передбачити перспективи розвитку запропонованої технології в майбутньому.

В галузі технологій запису інформації за останні роки досягнуті вражаючи результати: щільність запису інформації на магнітні диски досягла десятків гігабайт на дюйм2, що у десятки мільйонів разів перевищує щільність запису у магнітних запам’ятовуючих пристроях перших комп’ютерів; ємність нових типів оптичних носіїв інформації досягла десятків гігабайт і постійно зростає. Поступаючись магнітним носіям у щільності запису і швидкості реєстрації інформації, оптичні носії інформації знайшли своє місце у інформаційних технологіях як ефективний технічний засіб масового розповсюдження інформації та її архівного зберігання. Оптичні носії інформації привертають увагу до себе завдяки, як високій надійності зберігання інформації і зручності їх експлуатації, так і досить високій інформаційній ємності. Поява оптичних дисків з можливістю перезапису інформації CD-RW, DVD-RW, DVD+RW фактично призвела до технологічної революції у галузі змінних носіїв.

Сучасні оптичні носії за ємністю та швидкістю відтворення інформації поступаються магнітним носіям. Для забезпечення довготермінового зберігання великих обсягів інформації (одиниці та сотні террабайт) необхідно суттєво збільшити ємність оптичних носіїв інформації. Новітні технології оптичної реєстрації даних, в яких використовуються методи рідинного та твердотільного імерсійного запису ультрафіолетовим випромінюванням (л=257 нм), а відтворення інформації здійснюється дифракційнообмеженими оптичними системами високої роздільної здатності (числова апертура складає 0,95), або ближньопольовими системами, в яких використовуються напівпровідникові лазери з довжиною хвилі 405 нм, дозволяють підвищити ємність оптичних носіїв (диск діаметром 120 мм) до 30 Гбайт. Подальше збільшення ємності оптичних носіїв інформації пов’язують із створенням об’ємних носіїв, зокрема багатошарових носіїв. У оптичних DVD-носіях вибір одного з інформаційних шарів здійснюється перефокусуванням оптичної системи зчитування, застосування такої технології передбачено також і для новітніх “Blu-ray disc” та “HD DVD” дисків. Однак, в носіях з напівпрозорими (частково відбиваючими) шарами спостерігається значний вплив шарів, крізь які проходить сфокусоване випромінювання, на процес відтворення інформації з обраного інформаційного шару. Для вирішення головної проблеми, що виникає при розробці оптичних багатошарових носіїв інформації, пов’язаної із значним впливом сусідніх інформаційних шарів на процес відтворення інформації з високим співвідношенням сигнал/шум та високою швидкістю, запропоновано декілька технічних рішень. Використання поляризаційних методів виділення сигналів відтворення з багатошарових носіїв дозволяє збільшити кількість шарів до 4-8 при збереженні високого значення співвідношення сигнал/шум. Найкращі можливості створення багатошарових носіїв надають методи фотолюмінесцентного зчитування. Дослідженню цих методів останнім часом приділяється значна увага. Це пов’язано з тим, що використання некогерентного випромінювання в процесі виділення інформаційного сигналу з багатошарової структури дозволяє ефективно зчитувати інформацію з носіїв з великою кількістю шарів, до 50-100. Крім того, при створенні багатошарових носіїв з фотолюмінесцентним зчитуванням можуть бути використані наукові і технологічні наробки, спрямовані на збільшення ємності компакт-дисків, та в значній мірі використані технології їх виготовлення.

Для ефективного застосування технології фотолюмінесцентного зчитування інформації з багатошарових компакт-дисків необхідно вирішити питання про форми представлення даних і фізичне розміщення заглиблень, заповнених фотолюмінесцентною речовиною, на поверхні окремих шарів. Необхідно також забезпечити відтворення інформації з високою швидкістю з носіїв з фотолюмінесцентним зчитуванням. Реалізація таких умов можлива тільки при використанні фотолюмінесцентних матеріалів з високим квантовим виходом люмінесценції.

Для визначення можливостей створ