用于光致变色多波长光存储的多通道并行写入方法技术

用于光致变色多波长光存储的多通道并行写入方法，属于光存储技术领域。该方法采用二维编码器将单通道一维用户数据转换为多通道二维数据，并使编码后的多行二维数据阵列满足（ｄ，ｋ）游程长度限制，其中，该二维数据阵列的每一行都满足ｄ约束，但是ｋ约束只是在联合方式下满足；然后，将二维数据阵列每一行的数据输入到一个数据通道，每一个数据通道控制一个激光器的写入，实现多波长光存储的数据并行写入。通过采用本发明专利技术所述的多通道并行写入方法，多波长光存储的数据传输速率与单通道相比会成倍提高。并且，由于该多通道二维编码方法较之传统的单通道一维方法能够获得更高的编码效率，从而可以进一步提高多波长光存储的存储容量。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于光存储
，尤其涉及光致变色多波长光存储

技术介绍
信息技术的高速发展对光存储系统的容量和数据传输率提出了越来越高的要求，进一步提高光存储容量的主流技术是减小信息符尺寸，从而提高单位面积上的存储密度。其实现方法是采用更短波长的激光器和更高数值孔径的物镜。最新的DVR(光盘录像)技术将激光器波长降低为405nm，物镜数值孔径增加为0.85，从而容量提高到20GB以上。但是由于物镜数值孔径增大，前工作距变得很小，故对光盘的制造偏差、转动稳定性等提出了更高的要求，对光盘的保护也不利。清华大学光盘国家工程研究中心提出了光致变色多波长光存储的技术路线。多波长光存储的概念是相对于传统的单一激光波长的存储模式提出的。多波长光存储是利用光的频率维进行信息存储，在不改变光学系统数值孔径情况下提高光盘密度和容量的新一代光存储技术。其技术路线是利用入射光的频谱与有机或无机介质单谱线吸收匹配的原理，实现用光的频率维在同一几何空间记录更多的信息。所谓光致变色是指，某些单一化合物或络合物A在受到一定波长的光照后，形成结构不同的另一化合物B；当用另一波长的光照射或加热时，又能恢复到原来的结构，如下图所示，其中hv1与hv2表示光能量，Δ表示加热。利用光致变色材料两种分子结构的相互转换，可以实现二值存储。将不同的光致变色材料制成不同的记录层，即可实现多波长光存储。多波长光存储光学系统由多种功率可控的、不同波长的激光器，以及分合光棱镜及特制的消色差物镜等组成。多波长光盘由保护层、反射层、记录层和盘基组成，其中记录层可以根据材料的特性制成多层或单层，但总厚度小于焦深。每种记录材料只吸收一种波长的光，对其它波长激光不吸收，所用各种波长之间无干扰，从而实现多波长写入。目前采用的技术方案为3波长存储方案。实验系统中使用了三种波长的入射光，波长分别为532nm、650nm和780nm；对应的3种存储材料均为二芳基乙烯类光致变色材料。在实验系统中，三种不同波长的入射光作为读写光源，经过各自的准直系统、整形系统、偏振分光镜、四分之一波片后由分光合光棱镜将三束光耦合为一束同轴光，经消色差物镜聚焦到多波长光盘上进行读写；由光盘反射回来的光再次经过分光合光棱镜，分解为三束光至相应的光电探测器，得到读出信号，如图1所示。光致变色多波长光存储是极有应用前景的下一代高密度光盘存储技术方案，本专利技术就是为多波长光存储设计一种多通道并行写入方法。这涉及到记录系统调制编码的方法和理论。在光盘(磁盘)等记录系统中，输入数据在写入之前，需要转换为另外的序列，该序列的性质满足记录设备特定的“物理本质特性”。被记录序列必须对自身的特性进行转换，以适应实际可用信道的物理特征，即信道约束。例如在光存储中，‘1’被表示为坑，而‘0’被表示为‘岸’。由于物理上的原因，这些‘坑’或者‘岸’的长度既不能太长，也不能太短。因此，只有那些满足游程长度受限约束的消息才能被记录。所谓游程长度受限编码(Run Length Limited)，是指光盘(或磁盘)所存储的通道序列满足以下条件在该序列的两个‘1’之间最少有d个‘0’，最多有k个‘0’。d和k这两个参数分别规定了可能出现在序列中的最小和最大的游程。参数d控制着最高传输频率，因此可能引起序列通过带限信道传输时的码间干扰。最大游程参数k确保脉冲信号具有适当的跳变频率以满足读取时钟同步的需要。RLL编码在光存储中得到了最普遍的应用。比如用于CD的EFM编码(码率8/17，d＝2，k＝10)和用于DVD的EFM+编码(码率8/16，d＝2，k＝10)。通常用(d，k)来表示游程长度受限编码及其参数。现有光存储系统中采用的游程长度受限编码都是一维的编码方法，适用于单通道数据存储。而多波长光存储存在多个数据通道，可以对多路数据进行同时读写，因而需要一种新的多通道并行读写方法才能充分发挥其性能。
技术实现思路
本专利技术的目的在于为光致变色多波长光存储提供一种采用大容量编码的、易于实现的多通道并行写入方法。本专利技术的构思为采用多通道二维编码，利用有限状态编码器模型，将单通道的一维用户数据转换为满足一定的游程长度约束条件的具有多个行、列的二维数据阵列。该二维数据阵列中的每一行数据对应于一个光存储数据通道，每个数据通道的数据用于控制一个具有特定波长的激光器向光盘上写入数据，这样，多行的二维数据阵列就可以实现用多个具有不同波长的激光器并行写入数据，即多波长光存储的数据并行写入。本专利技术的技术方案如下，其特征在于该方法采用二维编码器将单通道一维用户数据转换为多通道二维数据，并使编码后的多行二维数据阵列满足(d，k)游程长度限制，其中，该二维数据阵列的每一行都满足d约束，但是k约束只是在联合方式下满足；然后，将二维数据阵列每一行的数据输入到一个数据通道，每一个数据通道控制一个激光器的写入，实现多波长光存储的数据并行写入。多波长光存储选用的存储介质由若干种具有不同吸收光谱的光致变色材料混合制成。本专利技术所述每一数据通道控制的激光器的波长互不相同，分别与记录材料吸收光谱相匹配。本专利技术所述不同数据通道控制的激光器将各个通道同一时刻的数据记录于记录介质的同一位置，即在一个物理位置上同时记录多个通道的信息。，其特征在于该方法采用二维编码器将单通道一维用户数据转换为多通道二维数据，并使编码后的多行二维数据阵列满足(d，k)游程长度限制，其中，该二维数据阵列的每一行都满足d约束，但是k约束只是在联合方式下满足；然后，将二维数据阵列每一行的数据输入到一个数据通道，每一个数据通道控制一个激光器的写入，实现多波长光存储的数据并行写入。本专利技术所述方法可通过如下具体步骤实现1)把一维用户数据与满足(d，k)游程长度限制的二维数据阵列的映射关系作为编码表的内容，固化在用现场可编程门阵列(FPGA)制成的编码器的ROM只读存储器中，供编码查询使用，其中，该二维数据阵列的每一行都满足d约束，但是k约束只是在联合方式下满足；2)把一维用户数据输入到所述编码器的数据缓存器中；3)把数据缓存器中的一维用户数据分组作为地址信号输入所述ROM只读存储器中；4)所述ROM只读存储器根据地址信号输入，查询编码表中对应的映射关系，输出编码后的二维数据阵列。该二维数据阵列按照行与行划分，分别独立并行输出到不同数据通道；5)并行输出的各行码字经过反转不归零(NRZI)波形变换，作为激光器控制电压输出到多个特定波长的激光器，并控制激光的开关，从而实现光致变色多波长光存储的数据并行写入，得到光致变色多波长光盘上的记录符。通过采用本专利技术所述的多通道并行写入方法，多波长光存储的数据传输速率与单通道相比会成倍提高。对于N个通道的光存储系统而言，其数据传输速率会变为原来的N倍。并且，由于该多通道二维编码方法较之传统的单通道一维方法能够获得更高的编码效率，从而可以进一步提高多波长光存储的存储容量。附图说明图1为光致变色多波长光存储的三波长实验结果图。图2为本专利技术所述多通道并行写入方法的流程示意图。图3为二维编码器的系统实现框图。具体实施例方式下面结合附图和一个具体的例子对本专利技术做进一步说明。首先简要介绍编码的理论基础。在光(磁)存储系统中，编码器的任务是把(二进制的)用户数据转换为符合给定信道限制本文档来自技高网...

【技术保护点】
用于光致变色多波长光存储的多通道并行写入方法，其特征在于：该方法采用二维编码器将单通道一维用户数据转换为多通道二维数据，并使编码后的多行二维数据阵列满足（ｄ，ｋ）游程长度限制，其中，该二维数据阵列的每一行都满足ｄ约束，但是ｋ约束只是在联合方式下满足；然后，将二维数据阵列每一行的数据输入到一个数据通道，每一个数据通道控制一个激光器的写入，实现多波长光存储的数据并行写入。

【技术特征摘要】
1.用于光致变色多波长光存储的多通道并行写入方法，其特征在于该方法采用二维编码器将单通道一维用户数据转换为多通道二维数据，并使编码后的多行二维数据阵列满足(d，k)游程长度限制，其中，该二维数据阵列的每一行都满足d约束，但是k约束只是在联合方式下满足；然后，将二维数据阵列每一行的数据输入到一个数据通道，每一个数据通道控制一个激光器的写入，...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐端颐，胡华，张启程，齐国生，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]