随着信息社会的到来，信息存储在国民经济建设及现代军事科学技术中的重要性日益突出，信息的存储是社会信息化中不可缺少的环节。由于信息量以指数函数递增，因此信息的存储必须与之相适应，高密度、大容量信息存储技术已成为社会信息化中需要长期研究解决的重要课题。据预测，到2005年，计算机外部存储容量至少为100GB，数据传输率至少应达到50MB/s。所以必须不断研究开发高密度、高速信息存储技术和系统。高密度大容量光盘信息存储是当前的主流研究发展方向，它建立在包括衍射光学、近场光学、微光学、光电子学、精密工程、材料科学、光化学、并行工程、信息编码与处理算法等多学科综合发展的基础之上，属于新兴的边缘科学。正因为如此，光盘存储有较大的技术发展空间，是继磁记录之后新兴起的重要信息存储技术，受到有关主管部门的高度重视，1999年被列为国家“973”重点基础研究项目。本书涉及的成果大部分正是在国家重点基础研究，即“新型超高密度、超快速光信息存储与处理的基础研究”（G199903000）项目基金的支持下完成的。

高密度光盘数据存储前言由于此项技术发展迅速，而系统介绍高密度光盘存储技术的专著很少，作者根据学术界和产业界朋友的建议，在完成《光盘存储系统设计原理》（北京：国防工业出版社出版，2000）一书之后，又编写了此书。希望本书的出版能对我国光盘技术和新产品的研究、开发、生产有所帮助。本书主要介绍盘容量在10GB以上的光盘技术，包括蓝光光盘技术，故称为《高密度光盘数据存储》。光盘存储密度及容量的大幅度提高，显然不是简单的数量上的增加，许多重要环节有根本性的、原理性的变化。例如高密度光盘存储系统中由于光学系统的数值孔径加大，普通密度的CD光盘光学系统设计所用的标量衍射理论已不能满足要求，必须采用更精确的矢量衍射理论。另外，缩小记录信息符几何尺寸，已不再是提高存光盘储密度的惟一途径。本书将介绍通过其他技术路线，如采用光的频率维、光度的可分阶特性及介质的非线性吸收等来提高存储密度及容量的可能性；利用系统集成概念实现超大容量信息存储等技术。本书的另一特点是以拥有自主知识产权的研究成果、发明专利为主，重点介绍清华大学在此领域的最新前沿研究成果，对国内外已公开发表的内容基本上不作具体介绍，仅将其列在参考文献中供读者参考。

本书主要介绍新一代高密度光盘数据存储系统工作的原理，光学、精密机械及控制系统设计方法、测试技术，各种专用的实验装置与系统，以及通过系统集成实现超大容量超高速信息存储的原理与方法。其中部分内容曾作为研究生教材在校内使用过，这次出版时虽作了全面的修改，但仍保留了各章内容相对独立、自成体系的特点，大部分内容亦是首次公开发表。本书的主要内容包括：高密度光盘存储发展方向；矢量衍射理论在高密度光盘中的应用；DVD光盘，光盘机的结构，机、光、电、控系统设计及盘片测试技术；用光的频率维记录数字信息的基本原理和方法，存储机理，记录模型，多波长（彩色）多阶光盘存储技术；超分辨率存储原理，非线性介质掩膜的静、动态光能分布模型；超分辨率存储光学特性，信息符尺寸对读出信号的影响及读出信号的测试分析；高密度母盘刻录技术，刻录系统结构；关键部件，如连续发光激光束高频调制、高刚度闭式气浮精密导轨、机械伺服微补偿，以及气动自动调焦等技术和系统的设计方法；盘容量在5GB以上磁光盘存储系统及信号读取，控制电路设计；总容量在20TB以上超大容量存储系统集成原理，数据传输模型，可靠性分析，容错编码与高速数据存取传输等技术。本书共分为10章，各章的主要内容如下：第1章“概述”，介绍光存储技术的发展现状、高密度光存储技术及光存储技术的研究方向。第2章“矢量衍射理论”，主要介绍传统的标量衍射理论在光盘存储中应用的局限性，矢量衍射理论在高密度光盘存储中的应用背景，实际应用数学模型及衍射实验分析。第3章“高密度光盘存储系统”与第4章“高密度光盘及测试技术”，具体介绍从CD到DVD技术的发展情况，DVD光盘，光盘机的结构，RF信号的读取及具体的机械系统、光路系统与控制系统，DVD光盘参数规范，盘片测试技术、方法及设备。第5章“光致变色存储”与第6章“多波长多阶存储”，介绍用光的频率维记录数字信息的基本原理和方法，包括光致变色数字存储机理、记录模型、静动态实验及记录介质的特性与应用，重点介绍多波长（彩色）存储及与之配套的多阶存储技术，例如多波长的合成与分解、数字控制电路设计与实验系统；第7章“超分辨率存储”，介绍超分辨存储原理，非线性介质掩膜静态光能分布模型与动态模型及光学特性分析，信息符尺寸对读出信号的影响及读出信号的测试分析。第8章“高密度母盘刻录”，介绍继DVD之后的高密度母盘刻录技术，包括刻录系统结构，关键部件高频调制器的设计，闭式气浮精密机械伺服与气动自动调焦等主要关键技术。第9章“蓝光存储”，具体介绍用蓝光半导体激光器提高光盘密度及容量的各种技术方案，包括蓝光半导体激光器在单波长、双波长及在高密度磁光存储中的应用、原理、记录介质特性及信号读取等技术。第10章“超大容量存储系统集成”，介绍总容量在20TB以上的超大容量存储系统集成原理，典型集成系统光盘阵列塔的数据传输模型及参数优化、可靠性分析、容错编码与高速数据传输技术。

本书的主要内容来自清华大学光盘国家工程研究中心在高密度光盘存储领域的研究成果，研究生胡华、成先富、蔡忠平、麦雪松、张雷、张意、李赫雄、雷志军、赵辉、杨建东、马立军、岳宏达、刘嵘、佘鹏、吕悦川、徐敏、连波、潘晋等不仅在研究工作中做出了杰出的贡献，而且都积极参与了本书的编写工作。组织领导和参与这些课题研究的还有清华大学光盘国家工程研究中心的齐国生、贾惠波、潘龙法三位教授，特别是金国藩院士还在百忙中对本书进行了审阅，并亲自为本书写了序言。在此向他们表示衷心的感谢。