一、大容量光带存储技术
随着多频道多媒体时代的来到，要求图像素材的有效应用日益提高，因此，需要一种可以代替过去录像带的在小盒内可长期保存，并可多次再生的大容量记录存储媒体。这种大容量记录存储媒体，不光是电视领域需要，在计算机和通信领域，随着静止图像和动态图像等信息量多的数据自由处理，也期待出现一种在光盘和磁盘中不能实现的大容量、高可靠性的记录存储媒体。而光带录像机就能满足这一要求。
这种光带存储系统，可以实现磁盘、光盘、磁带等不能实现的高可靠、大容量记录。这在多媒体时代的需要是很大的。下面就简要介绍一下这种光带（实际是磁光带）记录存储设备的基本结构原理及其应用领域。
1.1 大容量光带存储系统的结构原理及类型
1.大容量光带存储系统的结构原理
光带存储系统的基本结构原理如图8-12所示。把光带装在密封的盒内，通过透明窗用激光进行存储、再生。这种系统利用了四束激光，激光从旋转型光头中射出，在光带上呈圆弧状扫描，其进行存储和再生的扫描角为90°左右。
光带存储系统的基本结构
旋转型光头的光学系统分为固定部和旋转部。固定部有激光器，有用于检测信号再生和聚焦误差的光学系统，以及进行聚焦控制及跟踪控制的光学系统。旋转部是一种只有物镜和改变光路棱镜的最小结构，它利用中空结构的马达进行高速旋转及提高数据传输速率。设置在两个互相垂直方向的变位的执行元件上，是用于聚焦控制和跟踪控制的聚焦与跟踪透镜，利用光轴方向的变位执行元件控制聚焦，利用平行于光带长度方向的变位执行元件控制跟踪。
固定部和旋转部之间的信号传送并不是电气信号的输入输出，而是用光的空间进行传送。为了存储、再生电视的高品质的数字动态图像，需要100Mb/s以上的数字传送速率，为此其有效手段是对旋转光头进行多光束化，所以这里应用了4个光束。这种光带存储系统釆用激光存储，因此可以实现高密度存储，并且它具有如下特征。
- 无光带摩擦，可无论多少次的再生，因为它是非接触记录和再生的。
- 防尘性好、可靠性高，因为它可做成密封盒式结构。
- 光带行走系统简单，可高速存取，因为不需把光带拉出盒子。
2.光带的类型
光带存储媒体，有两种类型。
- 可擦型光带：在可擦型光带中，釆用磁光存储媒体。
- 追记型光带：在追记型光带中，釆用与CD-R-样的有机色素材料。
1.2 大容量光带存储的方式及与磁光盘的比较
1.光带存储的方式
光带存储兼有可以高密度存储的光存储特征，以及可以扩展存储媒体面积的磁带存储特征。光带存储与光盘相比，存储面积可以高2〜3个数量级以上。
随着激光器的短波长化，以及近场光学、超分辨率、信息处理等技术的发展，光盘的存储容量为几十GB,而光带通过利用光盘的高密度技术，在VHS磁带盒光带上，可实现1TB以上的存储容量。
光带存储系统，具有下列几种方式。
- 使光带圈在旋转滚筒上，用固定光头进行存储的方式。
- 光头在光带上往复运动进行存储的方式。
- 像VTR那样，光头内藏在旋转滚筒内进行存储的方式。
- 利用多角镜使光带上的光头以微小区间高速运动进行存储的方式等。
2.可擦除磁光带与磁光盘比较
图8-13为磁光带和磁光盘的剖面结构，由图可知，在光盘中应用4层结构，而在光带中应用3层结构。为了制作长的磁光带，必须简化媒体结构和制造工艺。为了避免基底薄膜双折射的影响，同时为了形成记录层一侧与行走机构不接触，磁光带以记录层一侧入射激光。这正好与磁光盘相反，实际上，三层结构可实现与4层一样的品质因素（FOM）。
用磁光带反复进行了记录、擦除，其结果表明：重复1万次擦除也可得到与4层媒体一样的特性，因此反复记录、擦除不会出现问题。
图8-13磁光带和磁光盘的剖面结构
二、全息存储技术
自激光全息技术诞生之日起，激光体全息光存储技术（以下简称全息存储）就开始受到人们的关注。目前，全息存储研究已取得很大进展，存储容量迅速增大，存储器性能不断改进,高密度全息存储技术正日益走向实用。
2.1 全息存储的原理
全息存储方式是利用光的干涉原理，在记录材料上以体全息图的形式记录信息，并在特定条件下以衍射形式恢复所存储的信息。三维多重体全息存储，是利用某些光学晶体的光折变效应记录全息图形图像。一般常用的材料有重铭酸盐明胶、光致聚合物和光致变色材料等。
三维体全息存储的原理是，待存储的数据由空间光调制器调制成二维信息，然后与参考光在记录介质中发生干涉，并利用材料的光折变效应形成体全息图而完成信息的记录。读取时，使用和原来相同的参考光寻址，以读出存储在晶体中的相应的全息图。根据体全息图的布拉格角度或波长选择性，改变参考光的入射角度或波长，以实现多重存储。由于布拉格选择性非常高，所以体全息存储可在一个单位体积内复用多幅图像，从而实现超高密度存储。
根据光波干涉原理，当信号光和参考光都是平面波时，在一定厚度的记录介质内部都会形成等间距的、具有平面族结构的体光栅，从而实现对光信号的存储。
体全息图光路示意图如图8-14所示。
图 体全息图光路示意图
光信号存储时，待存储的信号光0和参考光R分别以角度θ1和θ2入射入介质内，形成的条纹面与两束光的夹角θ满足θ=（θ1-θ2）/2）。该等间距的平面族结构被记录并形成光栅（其光栅常数/I满足布拉格条件：2AsmO=λ,其中λ为光波在介质内传播的波长），从而实现某波长光信号在某角度下的存储。
体全息图对再现光的衍射作用与布拉格晶体对X射线的衍射现象相似，也满足布拉格条件：2Asin0=λ,式中θ称为布拉格角。图8-14（b）是其再现示意图。只有满足布拉格条件的再现光才能得到最强的衍射光，任何对布拉格角和光波长的偏离都会使衍射光急剧衰减，即布拉格条件表现岀很强的选择性。当某一波长的光以某一角度入射到存储介质的某一区域（该区存有数据信息）时，如果岀现较强的、满足布拉格条件的衍射光，则表示该区域在该波长和角度下的存储信息为1,反之则为0。由此可见，体全息可采用波长复用和角度复用来实现超高密度存储。
2.2 全息存储的特点
与磁存储技术和光盘存储技术相比，全息存储有以下特点。
（1）数据冗余度高。在传统的磁盘或光盘存储中，每一数据比特占据很小的空间位置，当存储密度增大，存储介质的缺陷尺寸与数据单元大小相当时，必将引起对应数据失真或丢失；全息存储的信息是以全息图的形式存储在一定的扩展体积内，而记录介质局部的缺陷和损伤只会使信号的强度降低，而不至于引起数据丢失，因此冗余度高，抗噪能力强。
（2）存储容量大。利用体全息图可在同一存储体积内存储多个全息图，其有效存储密度很高，存储密度的理论极限值为1/万（人为光波波长），在可见光谱区中该值约为10i2b/cm\
（3）数据并行传输。全息图数据以页面形式存储和恢复，一页中所有的位都并行地记录和读出（不像磁、光盘那样串行方式逐点存取），其存取一页的时间W1s,因而具有极高的数据传输率，其极限值主要由I/O（输入/输出）器件来决定。目前多信道CCD阵列的运行速度已达到128MHz,釆用并行探测阵列的全息存储系统的数据传输率将有望达8GB/S。
（4）寻址速度快。数据检索采用声光或电光等非机械寻址方式，因而系统的寻址速度很快，寻址一个页面的时间可小于50卜。数据访问时间可降至亚毫秒范围或更低。
（5）有关联寻址功能。块状角度复用体全息存储用角度多重法存储多个全息图，读出时若用物光中的某幅图像光波（或其部分）照射其公共体积，则会读岀一系列不同方向的参考光，各光的强度大小代表对应存储图像与输入图像之间相似程度。利用此关联特性，可实现内容关联寻址操作和基于图像相关运算的快速目标识别。
三、超高密度光电存储技术
随着计算机技术，特别是多媒体技术的发展，需要处理和存储的数据量大幅度增加。例如，一部通常长度的电影没有压缩的数据量将超过10TB。大型探测器，如哈勃望远镜所传回的数据量达到10TB/天；医学及大地遥感图数据量巨大。显然现在基于二维方式的光存储器已难于满足这种日益增长的要求了。现行的CD,磁光和相变光盘的容量在650MB左右，即使新兴的DVD光盘，单面单层的DVD-5的容量也只达到4.7GB.虽然，现可使用波长为0.41μm（蓝光）的GaN半导体激光器，即HD-DVD光盘，其存储容量可达27GB,是高密度数字多功能光盘，但还不能满足信息时代发展的需要。因此，必须研发新的超高密度光电存储系统。除全息存储以外，短期有实用前景的超高密度光电存储技术，主要有双光子双稳态三维数字存储、近场光学存储、电子俘获存储、光谱烧孔存储等新技术。
3.1 双光子双稳态三维存储技术
1.三维存储的概念
由于光相互之间不会被屏蔽，所以光存储较之磁存储更为容易实现三维存储。传统的光存储是存储在光盘或全息膜等二维存储介质上，而三维存储则是像一摞二维光存储介质，故存储容量很大。从理论上说，在三维存储中，一个记录点可存储于λ³的体积内，也就是说，对于一个体积为V的存储体来说，如使用的存储波长为厶则其存储量可达到硏如如选用波长为CD中使用的780nm时，一个1cn?的存储体可存储2xl012位，即2.5x10"B。相当于300张CD-ROM盘的存储量。因此，三维存储可在不改变激光波长的情况下，极大地提高存储密度。由于其密度与波长的三次方成反比，因此缩短波长在三维存储中会获得比二维更大的容量。
三维存储是指利用双波长、多波长、多偏振态光波和光波干涉等方法在存储体上实现体存储的方法。三维存储主要包括页面存储、多层存储、多色存储和全息存储等几个方面。如8.3节所述的全息存储，其最小记录斑点是人以，在立体全息存储中，存储量扩大了d/λ倍，存储密度仍为V/λ³。因此，在三维存储中，不管是逐点记录还是全息记录方式，其记录密度均为1/λ³。
2.双光子吸收的光致色变三维存储
具有双光子吸收的光致变材料的发现，为逐点三维存储提供了实现的可能。利用光子作用下发生的化学变化实现信息存储，是一种光子吸收的存储技术，它的反应时间极短（皮秒或飞秒），能够实现高速存储。此外，由于这种反应建立在分子尺度上，因此理论上可将单个信息符尺度缩小到分子量级，从而有利于大幅度提高介质的存储密度，实现高密度存储。由于其反应时间短和分子量级上的尺度，突破了传统热效应存储在时间和空间上的极限。
（1）双光子吸收的光致色变材料的光学双稳态效应。许多光致变色材料，如螺毗喃、螺恶嗪、俘精酸酢及二芳基环烯分子等，具有相对稳定的光学双稳态效应，每一种状态对一特定波长的光线有明显的吸收。在一定条件下，以该状态吸收波长的激光照射，可使之激发至另一稳定状态，而且该过程是可逆的。光学双稳态记录即是根据这一光化学现象，以这两种稳定状态来表示数字0和1,从而实现数字式数据存储。读出时，用两种波长之一的激光以较小功率照射，通过检测反射率变化或荧光效应即可辨别读出点处的记录介质处于何种稳定状态，从而读出记录信息。
任何一个光子都可以穿透介质而不被吸收，只有当两个光子聚焦于一点，能量叠加才会导致光致变色反应发生，从而实现光信息记录。同时为了能有效地读出相应的信息，材料还需具有荧光特性，它需要三种不同波长的激光。写入与上述类似，也是使用短波长激光（如355nm+590nm）使介质发生光化学反应，分子从状态0变成状态1。读出时使用较长波长（如590nm）的激光，处于状态1的分子在该波长激光照射下会发出荧光，而处于状态0的分子则不会，因此通过检测读出光照射下介质的荧光效应，就可以区分所写入的信号。对于发荧光材料而言，只要提高分子的荧光量子产率，就可以避免分子在读出光照射下发生状态变化，因此这是一种无损读出过程。擦除时由于需要更高的能量，因此需要用两束光同时照射（如1064nm+590nm）.
由于一定光致色变材料对一定波长的光线有吸引并反应，而对其他波长的光线不敏感。因此，若记录层含有吸收带不同的多种或多层光致色变材料，则可用相应的多种波长分别写入和读出，从而实现多波长的多重记录。所以，通过多重多维记录，在不改变光斑尺寸的情况下，能进一步提高单盘存储容量。
（2）光致色变存储的优缺点。光致色变存储化合物作为光存储介质有如下优点。
- 灵敏度高、速度快，可达纳米量级。
- 可用旋转涂布法制作光盘，制作成本低。
- 信噪比高、抗磁性好。
光学性能可通过改变分子结构来调整，有利于有机合成等。
但是，光致色变的实用化，还需解决与半导体激光器波长相适应、热稳定性、写擦疲劳等问题。
3.双光子吸收光学存储的形式
实际上，任何光性质的不同，都可用做信息的光记录和读岀，所以双光子吸收光学存储有很多种形式。
- 光致色变存储。
- 光敏聚合物存储。
- 光致荧光漂白存储。
- 光折变效应存储等。
4.双光子双稳态三维数字存储的原理
双光子双稳态三维数字存储的基本原理是，根据两个不同光束中的光子同时作用于原子时,能使介质的原子中某一特定能级上的电子激发至高的电子能态即另一稳态，并使其光学性能发生变化。因此，若使两个光束从两个方向聚焦至材料的同一空间点时，便可实现三维空间的寻址、写入与读出。由于光信号的写入与读出属于原子对光量子的吸收过程，除反应速度快外，其最小记录单元的尺寸在理论上可达到原子级o这种方法能实现Tb/cm3量级的体密度、40Mb/s的传输速率。
5.双光子存储技术的特点
双光子存储技术有以下特点。
（1）在双光束记录结构中，对各光束的峰值功率要求不太高，而单光束记录结构中，对光束的峰值功率要求很高，必须釆用飞秒级锁模脉冲激光器。
（2）存储体的形状可采用立方体或多层盘片结构，以提高存储容量。
（3）记录信息的读取，普遍采用“共焦显微”系统及CCD摄像头。
（4）对于光色变材料的记录信息可釆用双光子读出或单光子读出方案。
（5）在光色变存储方案中，掺杂AF240（2%）光色变分子（有机聚合物）的存储密度可达到100GB/cm3以上。
3.2 电子捕获存储技术
1.电子捕获存储技术的基本概念
电子捕获存储技术的原理是电子的俘获和释放，其信息的记录和读取的过程只与电子的俘获和释放有关，而和光学材料的状态及结构变化无关，因此，可以以纳秒时间实现写入和读出，反应时间很快；无热效应；可反复擦除、使用寿命非常长等。
一种适用于未来大容量计算系统的理想存储器必须同时具有高存储密度、高存取速率和长寿命三个特点。电子捕获存储方式具有这些特点，它是通过低能量激光去捕获光盘特定斑点处的电子来实现存储的，是一种高度局域化的光电子过程。从理论上讲，它的写、读、擦不受介质物理性能退化的影响。最新开发的电子捕获材料的写、读、擦次数已达108以上，且写、读、擦的速率快至纳秒量级。因此，借助于电子捕获材料的固有特性，可以使激光存储密度远远高于其他类型的光存储介质。
2.电子捕获存储技术的工作原理
电子捕获激光存储的具体过程是：当一束激光（其光子能量在电子跃迁能量范围内）照射到电子捕获材料上时，材料中的基态电子被激发到高能级E后下落，并被低能级T处的陷阱捕获，形成被电子填充了的陷阱，它代表二进制信息位1。写入光束中断后，此状态仍能保持，从而实现了对数字光信号的存储；信息的读出是以陷阱对电子的释放为基础的，在一束近红外光（其波长对应于足以使被捕获电子逃逸出陷阱并跃入能级E之中的光子能量）照射下，光斑局域位置的被捕获电子，在获得光子能量后跃迁到能带E中，并与另一种稀土原子作用后，返回到基态G,同时发射出与跃迁过程损失的能量相对应波长的光子，探测到这种光，就能证实存储单元局域位置处的陷阱被电子所填充（存在二进制信息位1）。所以，多次读出（或选用适当大的功率光一次读出）会使被捕获电子基本耗尽，这就对应于信息的擦除。
实际测量表明，电子捕获激光存储技术可实现对模拟或多电平数据的存储，利用这种技术并釆用多电平信号鉴别和相关码，可使传统光盘的每面存储容量增加至1.5GB。若进一步将不同光谱响应度的电子捕获材料薄膜层堆叠起来，则能实现三维光存储。
3.电子捕获存储技术的优点
- 对表面缺陷及形貌扰动不敏感。
- 可反复擦除、写/擦循环次数不受限。
- 存取速度很快，以纳秒时间实现写入和读岀。
- 无热效应。
- 使用寿命非常长等。
总之，电子捕获存储是一种相当有前途的光存储技术。
3.3 持续光谱烧孔存储技术
1.光谱烧孔存储技术的基本概念
光谱烧孔存储技术是利用分子对不同频率光吸收率不同来识别不同的分子，可以实现用一个分子来存储一位信息，从而达到超高密度存储的目的。
由于可以通过改变激光频率在吸收谱线内烧出多个孔，即利用频率维来记录信息，从而在一个光斑内存储多个信息，其存储密度可提高2〜3个数量级。
光盘存储通常称为位置选择光存储，三维全息存储称为角度和波长选择光存储，由于衍射限制它们的存储密度所能达到的极限是1/λ³数量级或1012cm3左右，相应的1比特信息所占据的空间含有106〜107个分子。如果能用1个分子存储1位信息，存储密度便能在目前光存储的基础上提高106〜107倍，但相应地要求有适当选择或识别分子的方法。
2.持续光谱烧孔存储技术的基本原理
持续光谱烧孔（PersistentSpectralHole-Burning,PSHB）技术利用不同频率光的吸收率不同来识别不同分子，它有可能使光存储的记录密度提高3〜4个数量级，它属于四维光存储。
用频率为V0且线宽很窄的强激光（烧孔激光）激发非均匀加宽谱线的工作物质，同时用另一束窄带可调谐激光扫描该物质的非均匀加宽的吸收谱线，则在吸收频带上激发光频率均处会出现一个凹陷，这就是光谱烧孔，如图8-15所示。
图8-15光谱烧孔的原理示意图
PSHB光存储器是把烧孔激光调谐到荧光吸收谱带内的不同频率位置，孔就出现在不同的频率上，于是以有孔和无孔分别表示信息1和0两个状态。用测量透射光强的方法可以检测孔的有无。但这种孔是瞬时的，可用强激光激发与之共振的离子，发生光化学或光物理变化，从而使孔能保存较长的时间，这样就实现了光信息的存储。这就是PSHB存储技术的基本原理。
光谱烧孔方法有可能突破光存储密度的衍射限制，因为光谱烧孔除了利用记录材料的空间自由度以外，还可利用光频率自由度。在光斑平面位置不变的情况下，调谐激光频率在吸收谱带内烧出多个孔，可实现在一个光斑位置上存储多个信息。
3.光谱烧孔的全息存储
除了PSHB存储信息外，还实现了光谱烧孔的全息存储，全息图的记录是通过不同子集分子的光学特性来实现的。Lachru和Shen等人使用掺稀土的烧孔材料，在数据输入/输出速率方面取得了突破性的进展，实现了以30Hz的帧速（视频速率）随机读取500幅全息图（每幅含有512X488个像素）。这种存储方法基于平面全息图的存储，如果将PSHB技术与体全息技术相结合，其应用前景将不可限量。
3.4 近场光学存储技术
1.近场光学存储的基本概念
目前各种光盘驱动器均用光学镜头进行读或写，其物镜离介质为mm量级，属于远场光学存储系统。虽然可通过短波长光激光器和固体浸没透镜等技术能使光盘记录密度有一定的提高。但物镜聚焦的光斑尺寸受远场衍射极限的制约，不可能从根本上实现光学存储的超高密度。而在近场光学显微镜中，近场的小孔功能由光学探针的针尖来完成，光学探针尖端孔径远小于光的波长。当把这样的纳米小孔置于距样品表面一个波长以内(即近场区域时)，不仅可以探测到由物体衍射的传导分量，而且可探测到非辐射场-隐失场分量(对应于高的空间频率，包括丰富的纳米光学信息)。因此，釆用近场光学原理设计超分辨率的光学系统，使数值孔径超过1.0,相当于探测器进入介质的辐射场，从而能够得到超精细结构信息，突破衍射极限，获得更高的分辨率，可使经典光学显微镜的分辨率提高两个数量级，面密度提高4个数量级。
2.近场光学存储的基本原理
近场光学存储的基本原理是，通过纳米尺寸的光学头和纳米尺寸的距离控制，实现纳米尺寸的光点记录，所以克服了衍射极限而提高了光存储的密度。就提高光学存储密度来说，近场光学的超衍射分辨方法是最基本的方法。
3.近场光学存储的优点
与其他高密度存储方法相比，这种存储方法具有两大优点。
(1)密度高、容量大。由于其读写光斑小，可大大提高存储密度和存储容量，并且存储每兆数据的花费，比普通光盘大大降低。如果釆用多光束多光点并行的方法，其数据传输率还可进一步地提高。
(2)可充分运用已有的存储中的成熟技术，以减少开发的时间和投资。这种近场光学存储方法，可以利用其他存储技术已经成熟的相关技术，如硬盘驱动器中的磁头悬浮技术和光盘存储中的光头飞行技术，因而不用另外去进行新的系统设计和开发。显然，这对降低产品的价格起了很大的作用。
3.5 超高密度光电存储技术的发展趋势
1.高密度光存储技术的研究重点
各种光存储技术，都是以提高存储容量、密度、可靠性和数据传输速率为主要发展目标。从整个学科发展的角度预测，高密度光存储技术的发展将着重于对以下几个方面的研究。
(1) 最基本、有效的数字式记录方式。
(2) 进一步缩小记录单位。近场超分辨存储是发展高密度光存储的一个典型尝试。随着精密技术及弱信号处理等相关技术的进一步，光信息的记录单元将从目前的分子团逐渐减小到单分子或原子量级。
（3）从目前的二维存储向多维存储发展。多维包括两方面的含义：一是指记录单元的空间自由度，平面存储拓展到三维体存储，以及基于持续光谱烧孔效应的四维光存储；二是指复用维数的多维，用全息的波长或角度选择性，来增加实际存储的复用维数。
（4）并行读写逐步代替串行读写，以提高数据的读取速率。并行读写功能是体全息页面存储的一个固有特性，是体全息存储被普遍重视的原因之一。
（5）改善和发展存储系统的寻址方法，努力实现无机械寻址的实用化，从根本上解决目前难以提高随机寻址速度的问题。
（6）光学信息存储同光学信息处理相结合，以提高信息系统整体性能及功能，充分利用光学特性实现信息存储、传输、处理和计算的集成。
2.光电存储技术的发展趋势
上述新型的光电存储技术可以实现存储密度达1/万，或者其记录材料的微观结构的分辨率,所以能够实现真正意义上的海量存储。目前，光电存储技术的发展趋势如下。
- 从远场光存储到近场光存储。
- 从二维光存储到多维光存储。
- 从光热存储到光子存储。
- 从有运动部件存储设备到无运动部件存储设备等。
超高密度光电存储技术是一种代表着信息存储发展方向的新技术，它在新世纪的信息光子时代将会发挥巨大的威力。与国外的发展态势相比，必须加快我国超高密度光存储技术的研究和发展，使它在促进我国信息科学与产业的发展中起到关键的作用。
四、光电信息存储技术在安防中的应用
虽然，目前安防视频监控系统的录像存储设备还广泛地应用着磁盘存储系统，但光盘等存储设备有比磁存储读/写和擦除是非接触式的，寿命长，存储密度高，容量大，信息位价格低， 不受电磁干扰等优势，只要尽快使其可擦除系统大量市场化，并降低价格，终将会代替磁盘存 储而广泛应用于安防监控系统中。
4.1光盘存储技术在安防中的应用
由8.1.1节可知，第三代光盘存储已经兴起，使用GaN半导体激光器，波长为0.41μm （蓝 光），存储容量可达27 GB,为高密度数字多功能光盘，即HD-DVD光盘（蓝碟）。20世纪 80年代后期出现的磁光盘（MOD）技术和20世纪90年代初期出现的相变光盘（PCD）技术 也得到了飞快发展，并且已经进入实用。这些新型光盘均可应用于安防视频监控系统的录像存 储设备中。
例如，图8-5所示的可擦除式磁光盘录像机，就已用于安防视频监控系统的录像存储设备。 由图8-5可见，它的操作方式与硬磁盘完全相同，但其容量比一般硬磁盘就要大得多，并且改 写这种光盘数据的方法也非常简单，利用激光束将光盘上的某个点加热到磁记录材料的居里温 度，并施加特定方向的磁场，其磁记录单元的磁性就可以改变，这样就修改了数据。
要读取光盘上数据时，需先用低功率的激光束照射光盘表面，再通过读取记录单元反射的光束来探知该单元的极性。一般，每个单元可以记录一个比特的信息：0或1。磁光盘记录的 图像都有各自的编号，采用随机访问的方法，可很容易地读出所需的图像，而査找和读取图像 只需要不到1 s的时间。一般，普通光盘的容量约为800MB,它可存储1万幅未压缩的彩色画 面。1张5.25英寸光盘的存储量等同于31卷数据磁带。
由于它们与硬磁盘相比，具有可随意更换、非接触读写、信息信噪比高、每位信息价格比 低等优点，其每片容量及存储密度也很大。因此，可擦写光盘从一问世即呈供不应求之势，世 界各大公司都投入巨资大量生产。日本佳能公司的130 mm磁光盘驱动器已被选为美国Next 计算机的主存储器，而温盘驱动器仅作为任选附件。为实现1 GB的主内存的计算机，其外存 容量要求4.5-10 GB的大容量。这为目前90 mm光盘的40-100倍、130 mm光盘的8〜20 倍。
此外，PD是松下公司釆用相变光方式(PhaseChange)存储的可重复擦写存储设备，是一 种比CD-RW性能更好、运行更稳定的光盘介质驱动器。PD驱动器的运行速度较低，可以兼 容CD-ROMo使用专门PD光盘，可重复擦写大约50万次。PD的平均寻址时间为89 ms,数 据传输率为518-1 141 KB/s,相当于八倍速光驱,写入并效验时的数据传输率为300〜600 KB/s, 相当于四倍速光驱。除了可以读写PD光盘外，也可以当成普通的八倍速CD-ROM使用。
由上述可知，光盘存储设备必将取代磁盘而广泛应用于安防视频监控系统的录像存储设备 中。
4.2 大容量光带存储技术在安防中的应用
随着多频道多媒体时代的来到，要求图像素材的有效应用日益提高，因此需要一种可以代 替过去录像带的在小盒内可长期保存，并可多次再生的大容量记录存储媒体。这种大容量记录 存储媒体，不光是电视领域需要，在计算机和通信领域，随着静止图像和动态图像等信息量多 的数据自由处理，也期待岀现一种在光盘和 磁盘中不能实现的大容量、高可靠性的记录存储媒 体。而光带录像机就能满足这一要求。
这种大容量光带存储系统，可以实现磁盘、光盘、磁带等不能实现的高可靠、大容量记录。 这在多媒体时代的需要是很大的，因而也适用于安防视频监控系统作为长期保存的录像存储设 备中。
4.3 全息等新兴存储技术在安防中的应用
目前，超高密度的光全息等新兴存储技术仍然处于研究之中，它们的实用化与市场商品化 还有一定难度。例如，光全息存储技术最突出的是当一个记录点被照亮时，此点上所有的记录 图像都显现出来。为了读取正确的信息就需要选择好方向，且消除相互之间的干扰和噪声。因 此，噪声处理等问题，尚需进一步研究解决。下面介绍已研制出的两种全息存储设备，可望将 来应用于安防视频监控系统的录像存储设备中。
1. 数字数据的全息存储模块
1997年,一个由Drolet等人设计出来的集成化的角度复用全息存储模块，如图8-16所示， 由图可见，该模块包括一个BaTiO3光折变晶体、一对液晶光束偏转器(图中只能见到一个，另一个在晶体后面）和光电子集成电路OEIC （包括光电子SLM、探测器、刷新器等）。
该模块的优点是：釆用共钮读出方式，再现光逆向经过信号光束记录时所通过的路径（从 SLM到记录介质），不需要额外的再现光路和成像光路；其共轴读出方式，还校正了读出光的 线性相位畸变。其中，OEIC的每个像素都具有存储、光探测和调制功能，它本身可完成像素 之间的局部数据传输（如探测器到存储器、存储器到调制器），并具有动态刷新的功能。
图8-16紧凑型集成化的角度复用全息存储模块
2. 超大容量全息存储器
利用体全息材料，还可进一步研究超大容量的全息存储技术，目前已经发展了几种盘式全 息存储方案，如三维盘式全息存储方案就是实现超大容量存储的一种途径。基于全息存储技术 的分块盘式全息存储示意图，如图8-17所示，图中，沿盘面上的同心圆轨道上，划分为互不重 叠的空间位置（全息块），每个位置上复用存储大量全息图，可以是角度复用、波分复用或相 位复用。
图8-17分块式全息存储盘的示意图
研究发现，角度复用和波长复用可以存储的全息图总数大致相同，但波长复用有着更高的 面密度。全息盘潜在的高数据传输率不是依靠盘面转速的提高，而是通过整页并行读出实现的, 这也将缓解系统对高速机械运动的要求。
显然，由于全息存储等新兴超高密度存储技术的密度高，只要其产品实用化后，未来必将 会应用于安防视频监控系统的录像存储设备中。
