只读光盘是由早年的数字音乐CD发展而来。后来发展为数字视盘(digital video disk，DVD)。以后又因为光盘不仅可以播放音乐和录像，而且可以用于录放书籍、文献，特别是用于计算机的外存储器，所以DVD又表示数字式多用途光盘(digital versatile disk，DVD)。目前DVD的进一步发展包括提高存储密度、加快读取速度和薄型化，解决DVD与老式的CD、VCD及其光盘机的兼容性问题和可重复读写DVD的发展。
2．激光与光记录
光盘存储的工作原理在形式上与爱迪生留声机类似，它以激光头代替金属唱针进行记录(写入)和播放(读出)。由于激光具有极好的时间相干性与空间相干性，因此能把它会聚成达到衍射极限程度的细微光束(衍射极限是指λ/α量级，其中a是会聚透镜的有效直径，λ是激光的波长)。用这种具有微小直径、高功率能量密度的光束，射入记录介质薄膜，会在介质膜上烧蚀出直径约为0．6μm的坑，或使直径在0．6μm范围内的介质发生不可逆的物理、化学变化，使这些被激光照射的区域的光学性质，如反射率、折射率与周围的不同，这样就可以把“烧炕”作为二进制中的“1”，把没有发生物理化学变化的部分作为“0”。如果像光通信中所描述的那样，将要存储的信息取样、量化、编码，通过驱动电路去调制半导体激光器，使其发出的光功率随信息作线性变化，那么由这样的激光束在存储介质上留下的“烧炕”就是信息的写入。光盘的读出过程实际E是写人的反过程，主要是根据光强度变化将激光反射信号检出。光盘由匀速电动机驱动，以均匀速度转动，聚焦的激光跟踪光盘上的信道读出被存储的信息。
磁光盘的记录介质是采用矫顽力大的垂直磁化膜(如非晶态膜)，属于可擦除重写型光存储器，它是借助外磁场和激光共同作用来记录、再生信息的。相变材料光盘和磁光盘是目前主要的两种可擦除光盘。
3．光盘的信息量
信息存储密度表征单位面积或单位体积可存储的二进制位数(bit/cm2，bit/cm3)，用以表示各种存储方法的性能指标。光盘结构中的基片是用有机玻璃类材料制成的，基片上刻划出螺距为1.6μm的矩形沟槽，被存储的信息以二进制数码形式的“烧炕”记录在沟槽内和沟槽上，以提高存储容量。若光盘最内圈与最外圈的轨迹半径分别为5cm和15cm，则光盘可存储的信息量为2.45×1010 bit。
光盘存储密度的理论极限值为1/λ3，λ为光波长。在盘面尺寸一定的前提下，进一步提高光盘信息容量的一种途径是把激光束聚焦成更细微的光束，以进一步减小线距，这要求具有短波长的激光光源、高信噪比的控制电路等。美国IBM公司利用倍频晶体将波长为0.856/λm的激光倍频，从而使光盘存储密度提高4倍。随着激光全息存储技术的发展，预计开发出的可重复存取的全息存储系统的存储容量为128GB，存取速率达109bit/s。
据最新报道日本松下电器与理光及大阪大学携手正准备开发一种新型高容量光盘及其相配套的驱动器，这种光盘的容量可达1.5TB，相当于300张DVD的容量之和。
（六）自由电子激光和飞秒激光
自由电子激光
激光是基于受激放大原理而产生的一种相干光辐射，普通激光是以一些固体、液体或者气体为工作物质，光发射机理是工作物质产生的受激相干辐射，而自由电子(free electron laser，简称FEL)是以真空中的自由电子为工作媒质的光受激辐射，我们把凡是利用自由电子与电磁波相互作用所产生的受激辐射均称为自由电子激光。
1.自由电子激光器原理
自由电子激光器一般是由电子束注入器(电子加速器)，沿轴向周期变化的磁场(扭摆磁场)和光学谐振腔组成。由电子加速器注入到周期变化的磁场区的电子向x方向运动并在洛仑兹力的作用下，在xz平面内左右往返地摆动，呈圆弧形运动(见图9)。由于电子有向心加速度，就会沿轨道的切线方向辐射出电磁波，并在满足一定相位条件下，得到相干光。沿切线方向传播的光辐射和前方的电子相互作用，使电子的动能减少，光能增加(受激放大)，并在光学谐振腔内往返地运动，受到反复放大，从半透反射镜输出。
2.自由电子激光器特点
研究表明，自由电子激光具有一系列其他激光光源无法替代的优点。
①工作频率连续可调，调谐范围宽，可以从远红外跨越到硬X射线，其辐射波长近似为：λ＝0.131P/(0.511+E)2，其中，P是扭摆磁场的周期，E是电子能量。因此可以通过改变扭摆周期和电子能量来调谐波长，从而得到不同波长的输出。
②普通激光器在高功率下运行时会因热效应使工作介质损坏，而自由电子激光的工作介质是真空，不存在热效应问题，因此峰值功率和平均功率可以很高，目可调。
③相干性强，光束质量好，可获得偏振输出，它的光脉冲时间结构非常优异，既有10-12s量级的短脉冲，也有几百微秒量级的长脉冲，并且可以根据不同需要加以控制。
上述这些突出优点的结合，使得它在科学、军事、医疗、材料科学、生命科学等方面有广阔的应用前景，被称为第四代同步辐射。自由激光器目前仍处于研究和发展阶段，世界上已经有英、法、日、德等十几个国家拥有或正在建设自由电子激光装置，我国中科院研究所和中国工程物理研究院建立的FEL装置也实现了出光。小型、紧凑、实用、经济的专用FEL装置，是目前自由电子激光发展的主要方向。
飞秒激光
近年来，科学家研究发现了一种更为奇特的光——飞秒激光，飞秒激光是人类目前在实验室条件下所能获得最短脉冲的技术手段。
飞秒激光系统由四部分组成：振荡器、展宽器、放大器和压缩器。在振荡器内，利用一种特殊技术获得飞秒激光脉冲。展宽器将这个飞秒激光脉冲按不同波长在时间上拉开。放大器使这一展宽的脉冲获得充分能量。压缩器把放大后的不同成分的光谱再会聚到一起，恢复到飞秒宽度，从而形成具有极高瞬时功率的飞秒激光脉冲。
1.飞秒激光的特点
飞秒激光是一种以脉冲形式运转的激光，持续时间非常短，只有几个飞秒，一飞秒就是10-15s，也就是1/1000万亿秒，它比利用电子学方法所获得的最短脉冲要短几千倍，是人类目前在实验条件下所能获得的最短脉冲；飞秒激光具有非常高的瞬时功率，可达到百万亿瓦，比目前全世界发电总功率还要多出百倍。
科学家预测飞秒激光将为22世纪新能源的产生发挥重要作用；飞秒激光能聚焦到比头发丝的直径还要小的空间区域，使电磁场的强度比原子核对其周围电子的作用力还要高数倍。
2.飞秒激光的应用
基于飞秒激光的上述特点，其在物理学、生物学、化学控制反应、光通信等领域中有广阔的应用前景。如利用飞秒激光具有快速和高分辨率特性，可在疾病早期诊断、生物活体检测、外科医疗及超小型卫星的制造上都有其独特的优点和不可替代的作用；物质在高强度飞秒激光的作用下会出现非常奇特的现象：气态、液态、固态的物质瞬息间变成了等离子体，这种等离子体可以辐射出各种波长的射线的激光；利用飞秒激光的高功率可以将大气击穿，从而制造放电通道，实现人工引雷，避免飞机等因天然雷击而造成的灾难性破坏；高功率飞秒激光与物质相互作用，能够产生足够数量的中子，实现激光受控核聚变的快速点火。将为人类实现新一代能源开辟一条崭新的途径。另外，高功率飞秒激光在医学、超精细微加工、高密度信息储存和记录方面都有着很好的发展前景。
