五、磁光記錄與磁光存儲怎樣才能實現(xiàn)

1845年法拉第將一片玻璃置于一對磁極之間，發(fā)現(xiàn)沿外磁場方向的入射光經(jīng)玻璃透射后的光偏振面發(fā)生了旋轉(zhuǎn)，這是歷史上第一次發(fā)現(xiàn)的磁光效應。后來被稱為“法拉第效應（Faraday Effect）”。受法拉第效應的啟發(fā)，1876年又發(fā)現(xiàn)了光在物質(zhì)表面反射時光偏振面發(fā)生旋轉(zhuǎn)的現(xiàn)象，即“克爾效應（Kerr Effect）”。然而直到20世紀50年代初，還很少有人對其有所了解，更談不上實際應用。20世紀80年代崛起的光儲存技術(shù)，無疑是科學技術(shù)的一大飛躍。它的代表是CD（Compack D）技術(shù)，它具有：體積小、保存環(huán)境要求低、記錄密度高、非接觸性讀出、無磨損和快速非線性重放等優(yōu)良特性。然而，CD是只讀光盤存儲系統(tǒng)，不能滿足目前信息時代的大容量信息的存儲、交流等要求。而磁光存儲系統(tǒng)在可擦寫光盤存儲領域具有很好的發(fā)展前途，匯聚了光儲存和磁儲存的優(yōu)點。它的記錄密度高、儲存容量大、可靠性好、價格低，特別是具有可擦寫、攜帶和交流極其方便的特點。目前，磁光存儲系統(tǒng)已廣泛應用于廣播電視、圖像文檔資料存儲等領域。

光是一種電磁波，屬于橫波，具有偏振特性。如圖7-18所示，在波的傳播道路上，若設置一個狹縫AB，對橫波來說當縫AB與振動方向平行時，它可以穿過狹縫繼續(xù)向前傳播（如圖7-18（a）所示）。當狹縫AB與橫波的振動方向垂直時，振動受困，波不能穿過狹縫AB繼續(xù)向前傳播（如圖7-18（b）所示）。這種只能在某一個固定方向的振動便是橫波的偏振特性，具有AB狹縫的物質(zhì)C，可以看成是偏振片。圖7-19和圖7-20分別表示自然光的特性和偏振光的形成過程。

圖7-18　光的偏振特性

圖7-19　自然光的特性　　　 圖7-20　偏振光的形成

直線的偏振光從強的磁場介質(zhì)表面反射時，其偏振面發(fā)生旋轉(zhuǎn)，相對于磁化的上下方向，其偏振面有左右旋之分。故由反射光的偏振面能反映出磁極的磁化方向，當光的傳播方向與磁化方向相同時，效應最大。

克爾效應奠定了磁光存儲系統(tǒng)讀、寫過程的理論基礎。磁光記錄的原理如圖7-21所示。對于記錄信息的抹除原理是將激光照射到磁光記錄介質(zhì)上，使其局部溫度升高，在外加磁場作用下使記錄介質(zhì)磁疇取向一致。信息的記錄是利用寫入信息調(diào)制激光，數(shù)據(jù)“1”和“0”的記錄是通過控制激光源，使激光束出現(xiàn)“有”和“無”。當記錄數(shù)據(jù)為“1”時，激光束照射到磁光記錄介質(zhì)的記錄位上，該記錄位溫度升高到一定程度時，介質(zhì)的矯頑力幾乎變?yōu)榱?，而在外加一個極性與抹除相反時的磁場作用下，使記錄位的磁疇取向發(fā)生翻轉(zhuǎn)，這就記錄下了代表數(shù)據(jù)位信息的柱狀磁疇。當關掉激光后，該區(qū)域立即冷卻，磁疇方向也固定下來。記錄數(shù)據(jù)為“0”時，激光源不發(fā)激光束，該記錄位磁躊不翻轉(zhuǎn)，保持原狀，磁光記錄就是這樣用磁和光來記錄信息。現(xiàn)在有直接重寫的磁光驅(qū)動器，用激光束連續(xù)照射介質(zhì)，而用信號去調(diào)制磁場實現(xiàn)重寫，減去了抹除環(huán)節(jié)。磁光記錄介質(zhì)在常溫下需要強大的磁場才能改變磁疇方向，所以，常溫下磁光盤的存放環(huán)境要比磁帶、磁盤的要求低得多。

1986年，索尼成功研制出可單次寫入的“WO（Write Once Disk）”光盤，1988年，索尼又在WO的基礎上發(fā)明出可多次擦寫的“MO”磁光盤。嚴格來說迄今為止最可靠的存儲技術(shù)，MO（Magneto-Optical）并不是單純的光存儲體系，它是一種磁-光技術(shù)的結(jié)合體。MO的歷史與CD技術(shù)有著直接的關聯(lián)，20世紀80年代，CD格式在音頻領域一統(tǒng)天下，但在提供完美音質(zhì)的同時，用戶也抱怨CD隨身聽尺寸太大、光盤不可擦寫、無法自主選擇音源等等，索尼公司在聽取了這些意見之后立即著手研究更適合隨身攜帶的音頻技術(shù)。1991年，MO磁光盤就實現(xiàn)了128MB容量；1993年提升到230MB；而到了1996年，MO磁光盤的容量更是達到540/640MB水平。

圖7-21　磁光記錄原理

圖7-22　MO磁光盤的工作模型示意

MO的最大特點是其他技術(shù)難以企及的高可靠性，一張MO光磁盤可反復讀寫達1000萬次，如圖7-22所示為MO磁光盤的工作模型示意圖，即使一天反復讀寫1000次，MO光磁盤依然能夠用上30年。MO這種特性是由它的工作原理和盤片設計決定的：MO盤片被密封外殼保護起來，盤片表面不可能被劃傷和塵土堆積，而激光束要先通過基底層方能進行記錄層讀寫，激光束直徑在MO盤表面是寬點，變窄到達記錄層，即使光磁盤表面存在塵土和劃傷也不會影響到最終生成的信號，這一點令現(xiàn)有的各種光存儲技術(shù)望塵莫及。再者，MO盤不像磁存儲技術(shù)一樣容易受到強磁場的影響，如果要對MO盤的數(shù)據(jù)進行改寫，必須同時具備加熱至150℃和磁場兩大因素，而在正常狀態(tài)下，不可能獲得150℃高溫，所以磁場再強也無濟于事。