圖 3-1 光碟機的雷射光點寫在光碟片的角度可分為三個種類：
DOS type、ROS type、TOS type………...38 圖 3-2 光碟機中連接 Laser Diode 的控制晶片與 Laser Diode 的 driver 兩訊 號線間的電阻即為終端電阻。………..…39 圖 3-3 將寫入策略最佳化的示意圖………...…40 圖 3-4 商用光碟機的終端電阻為 100 歐姆使用 ROS type 經複寫二次後
(DOW1)所寫下之商用光碟片 DVD+RW 經 CATS 儀器所量測的 DC Jitter 值 及 C-AFM 影像………..…41 圖 3-5 商用光碟機的終端電阻為 82 歐姆使用 ROS type 經複寫二次後
(DOW1)所寫下之商用光碟片 DVD+RW 經 CATS 儀器所量測的 DC Jitter 值 及 C-AFM 影像………..…42 圖 3-6 使用 ROS type 未調變光碟機內終端電阻而將寫入策略最佳化經複 寫二次(DOW1)後所寫下之商用光碟片 DVD+RW 經 CATS 儀器所量測的 DC Jitter 值及 C-AFM 影像………43
Jitter 值………...44 圖 3-8 本實驗室於 2003 年發表之 ZnOX新型近場光碟與未加主動層光碟 的 CNR 訊號比較[19]………..…46 圖 3-9 改變 ZnOX新型超解析近場光碟片中主動層與記錄層的距離即間隔 層厚度………....47 圖 3-10 未 讀 取 (Original) 間 隔 層 厚 度 為 0nm 、 10nm 的 C-AFM 影 像………....48 圖 3-11 未 讀 取 (Original) 間 隔 層 厚 度 為 20nm 、 30nm 的 C-AFM 影 像………..…..49 圖 3-12 未 讀 取 (Original) 間 隔 層 厚 度 為 40nm 、 50nm 的 C-AFM 影 像………....49 圖 3-13 未 讀 取 (Original) 間 隔 層 厚 度 為 60nm 、 70nm 的 C-AFM 影 像………....50 圖 3-14 未 讀 取 (Original) 間 隔 層 厚 度 為 80nm 、 90nm 的 C-AFM 影 像………..…..50 圖 3-15 未讀取(Original)間隔層厚度為 100nm 的 C-AFM 影像…………..51 圖 3-16 讀取一次(Read once)間隔層厚度為 0nm、10nm 的 C-AFM 影 像………....51 圖 3-17 讀取一次(Read once)間隔層厚度為 20nm、30nm 的 C-AFM 影
像………....52 圖 3-18 讀取一次(Read once) 間隔層厚度為 40nm、50nm 的 C-AFM 影 像………....52 圖 3-19 讀取一次(Read once)間隔層厚度為 60nm、70nm 的 C-AFM 影 像………....53 圖 3-20 讀取一次(Read once)間隔層厚度為 80nm、90nm 的 C-AFM 影 像………..…..53 圖 3-21 讀 取 一 次 (Read once) 間 隔 層 厚 度 為 100nm 的 C-AFM 影 像………....54 圖 3-22 不同寫入功率亦可決定記錄點的大小………....54 圖 3-23 未讀取(Original)記錄記的長度隨間隔層不同的改變……….55 圖 3-24 所示，以間隔層為 50nm 為例，量測記錄點的長度及寬度和面 積………....56 圖 3-25 隨著間隔層厚度的改變，使用寫入功率為 21mw 寫入策略為
2T4T，2T=100nm 所寫下之記錄點長度的曲線分佈………..57 圖 3-26 隨著間隔層厚度的改變，使用寫入功率為 21mw 寫入策略為
2T4T，2T=100nm 所寫下之記錄點寬度的曲線分佈………..57 圖 3-27 隨著間隔層厚度的改變，使用寫入功率為 21mw 寫入策略為 2T4T，2T=100nm 所寫下之記錄點面積的曲線分佈………..57
圖 3-28 主動層與記錄層間存在某個近場相互作用的效應…………...….58 圖 3-29 記錄點的外圈(Outer mark)皆會非結晶程度介於背景(初鍍態)與記 錄點(非晶態)的區域，即 C-AFM 影像中呈現灰色的部份………59 圖 3-30 未 讀 取 非 結 晶 態 記 錄 點 與 外 圈 灰 色 記 錄 點 的 寬 度 及 面 積 比 較………..…..60 圖 3-31 達到非結晶態的雷射能量才會發生主動層與記錄層間的偶合效 應………....60 圖 3-32 讀 取 一 次 (Read once) 與 未 讀 取 (Original) 之 記 錄 點 大 小 比 較………....61 圖 3-33 未讀取(Original)和讀取一次(Read once)隨間隔層厚度改變之記錄 點長度曲線分佈………....61 圖 3-34 未讀取(Original)和讀取一次(Read once)隨間隔層厚度改變之記錄 點寬度曲線分佈………....62 圖 3-35 未讀取(Original)和讀取一次(Read once)隨間隔層厚度改變之記錄 點面積曲線分佈………..…..62 圖 3-36 4mW 的讀取功率為外圈不完全非晶態的擦拭功率…………..…63 圖 3-37 隨著間隔層厚度的改變，使用寫入功率為 21mw 寫入策略為 2T4T，2T=100nm 所寫下之記錄點面積的曲線分佈…….……….…..64 圖 3-38 未讀取(Original)每一間隔層厚度記錄點之 CNR 訊號……….…64
前言
知識的累積在人類的文明中一直是伴演著非常重要的角色，從遠古時 代的口耳相傳，到石器、木材的刻寫，以及紙張和印刷的技術，種種顯示 了資訊的存儲深深的決定文明發展的速度。而隨著科技的進步，進入了數 位化的時代，大量的資訊相對地需要較大的儲存媒體，也因此各種儲存技 術的研究也同步地在進行，其中光儲存在近數十年來由於它的普遍性及便 利性，一直佔有相當的地位，光儲存品質的改善及容量的研發也就顯的非 常重要，而本論文即是針對光存儲領域中的可複寫式光碟及新型近場超解 析光碟做研究與討論。
第一章 光儲存媒體的發展與介紹 1-1 光碟的規格與歷史
▪ 歷史與發展
光碟最初的產品即為大家所熟知的 LD(Laser Vision Disc)，其產品為 1972 年由荷蘭飛利浦(Philips)公司所推出，而當時 LD 儲存的信號都是類比 的形式，不同於現今 CD、DVD 是以數位的方式記錄，所謂類比的信號是 指其影像和聲音的信號都要經過FM(Frequency Modulation)頻率調變、線性 疊加，然後再進行限幅放大，之後的信號再以凹坑的長短來表示；而數位 信號的儲存則是先把類比的信號進行數位處理，接著再經過編碼的動作之 後再記錄在光碟上，與類比信號的方式相比較，好處是對於外來的干擾和 雜訊較敏感，所以可用以校正碟面之缺陷、刮傷或沾汙而引起的讀取錯誤。
LD 所錄製的聲音的影片的畫質相當好，但是其內容卻沒有經過編碼壓縮，
光碟過大的體積不容易保存和攜帶，十分的不方便；另外 LD 並沒有制定 統一的標準，對於消費者來說，亦是相當的不便。
因此，到了 1982 年，由飛利浦(Philips)和新力(Sony)公司共同制定了 CD-DA 紅皮書(Red Book)，定義雷射唱碟的直徑為 12 公分，錄音時間為 74 分鐘，其中在制定錄音時間這個部份有個小插曲，因為當時有許多人認 為一張光碟片錄製的時間應剛好為一小時，即 60 分鐘，而當時 Sony 公司 的大賀典雄先生卻認為一張 CD 應該至少能夠完整的收錄貝多芬的第九號 交響曲“合唱”，而這首曲子的長度就是 74 分鐘，以古典樂來說，這幾乎可 說是最長的一首曲子，因此很快地這樣的規格即被消費大眾所接受。
CD-DA 規格的制定算是非常的成功，但是隨著電腦資訊業的突飛猛 進，飛利浦公司和索尼公司便想利用 CD 的讀取機制作為電腦大容量的唯 讀記憶體，因而產生了CD-ROM 的黃皮書(Yellow Book)，這個規格主要是 為了光碟上每個資料塊定義一個位址代號，這樣的話可以迅速的在光碟上 找到所需的資料，且為了降低錯誤率，使用了所謂 CRC 的方式，作為錯誤 檢測和錯誤校正的方法，另外為了能夠和電腦的檔案完全相容，又制定了 CD-ROM 的檔案標準系統，即 ISO9660 ，至此，CD-ROM 已可廣泛的應 用。
接著談到 DVD，DVD 的起源是在九零年代初，美國電影製片顧問委 員會依據好萊塢七大電影製片公司的願望書，發表了對於影音品質方面的 要求，其中包括了影像及聲音品質要高於 LD 以及能夠在一張光碟片中記 錄 135 分鐘的影音內容。從這兩個要求中，很清楚地可以看出來必須提升 光碟片的容量，也因此有了 DVD 的產生，但是 DVD 規格的制定卻不如 CD 那麼順利，由於 CD 的關鍵專利都是由新力公司與飛利浦等公司所擁 有，因此到了 DVD 的時代時，日本許多家電公司看準了它所帶來的市場而 為互相角逐，也而成立了 DVD 論壇(DVD forum)，主要訂制了可支援 133 分鐘影像的DVD-Video 和以 MPEG-II 技術為壓縮模式，而在電腦儲存的規 格戰場中，則是由飛利浦、新力等公司共同提出的 DVD+RW 規格，力戰 先鋒(Pioneer)公司所提出且受論壇支持的 DVD-R 和 DVD-RW 規格。另外 再加上DVD-RAM，DVD 燒錄技術就出現了另消費者眼花撩亂的三大種類 (DVD-RAM、DVD+R/RW、DVD-R/RW)一共五種規格，這三大種類彼此互 不相讓，也因此形成現今市場多種相容規格的光碟機。
至今 DVD 規格的戰爭尚未結束，隨即下個世代光儲存的爭奪卻又開始 了，由於高畫質電視以及數位電視的產生，相對地也就需要更高的儲存容 量，例如若是要記錄2 小時高畫質影像內容時，需要約 22.5Gb 至 25Gb 的 容量，DVD 的儲存容量=4.7Gb 已不敷使用，因此在克服許多技術上的困難 之後，由新力所領軍的許多公司組成藍光光碟論壇(Blu-Ray Disc forum)，
在 2004 年 3 月時首先推出了商用的藍光光碟機以及藍光光碟片(Blu-Ray Disc)，但是因為其價格過高和需要使用卡匣來保護，所以當時藍光光碟規 格並沒有受到電影製片業者的青睞；另一方面則是由東芝(Toshiba)和 NEC 所領軍的許多公司所組成的高儲存密度DVD 即 HD DVD，由於 HD DVD 不需要卡匣的保護，並且其製作成本較低，因此率先得到 DVD 論壇的認 証。但現今兩方各有其優缺點，勝負還很難說，因為就規格上來說，BD 和 HD DVD 都是採用相同的視訊碼 MPEG-2、VC1 及 H.264，BD 的儲存容量 卻是比HD DVD 大上許多，然而雖然 BD 的容量較大，能夠儲存較高畫質 的影像，但是 HD DVD 的製程卻是較容易，也較便宜，並且和現今 DVD 光碟機有較高的相容性，也就是說現在的DVD 光碟機產業可以繼續使用現 有的設備生產HD DVD 光碟而只需做出很小的調整，因此綜觀各項考量至 今仍是難分高下。
無論光碟規格的歷史發展如何，由圖 1-1 中可看出光碟的研發皆是朝 向更高容量的目標邁進，繼藍光光碟之後，成為下一世代的新型高密度儲 存光碟也就成了眾人注目的焦點。
800
800 400400
200 200
1980 1990 2000 2005 2010
MB GB TB
CD/650MB Track Pitch=1.6µm Pit Length=0.83µm
4.7GB CD×7
DVD/4.7GB Track Pitch=0.74µm Pit Length=0.4µm
>100GB
>CD×150
27GB CD×50
BD-DVD/27GB Track Pitch=0.35µm Pit Length=0.2µm
<100nm recording pits
<100nm recording pits CD (650MB)
高密度儲存方法
700MB 4.7GB 15G/25GB 0.45 0.6 0.85 780nm 650nm 405nm
DVD HD DVD
700MB 4.7GB 15G/25GB 0.45 0.6 0.85 780nm 650nm 405nm
DVD HD DVD CD
1-2 光碟簡介
▪ 光碟的讀取機制
光碟的讀取機制基本上是利用當光碟機中的雷射照射在經由光碟機所 寫下的記錄點時，雷射光點照射在記錄點上及沒照射在記錄點上所偵測到 的反射率是不同的，因此利用反射率的改變來判讀出1 與 0 的位元碼
記錄點位置
時間 反射光強度
(a) (b)
(c) 時間 振幅
(d)
圖1-3 讀取光碟記錄點時所對應的反射光強度及判讀的位元碼
由圖1-3 可看出，當雷射光點經過記錄點即圖 1-3(a)，反射光強度會降低即 圖1-3(b)，將光強度變化轉為電氣信號，再把振幅產生變化的部份訂為 1，
而不產生變化的部份為0 即圖 1-3(c) (d)，將一連串的位元串經過編碼與壓 縮之後即為電腦可判讀的資訊，當然各類型的光碟所使用的寫入方式和編 碼方式都是不同的。
▪
唯讀型光喋
CD-ROM
CD-ROM 的全名為 Compact Disc-Read Only Memory，也就是僅可讀取
CD-ROM 的全名為 Compact Disc-Read Only Memory，也就是僅可讀取