Физическое устройство компакт-диска

Компакт-диск состоит из нескольких слоев, соединенных в единую круглую тонкую пластину (рисунок 8.3).

 

Рисунок 8.3 - Структура компакт-диска и микрофотография поверхности CD

 

Диаметр подавляющего большинства компакт-дисков составляет 120 мм, что равняется пяти дюймам. Стандартный 5-дюймовый диск содержит 640—800 Мбайт информации.

Процесс изготовления CD-дисков включает несколько этапов:

– На первом этапе создается информационный файл для последующей записи на носитель.

– На втором этапе с помощью лазерного луча производится запись информации на носитель, в качестве которого используется стеклопластиковый диск с покрытием из фоторезистивного материала. Информация записывается в виде последовательности расположенных по спирали углублений, иногда называемых питами (pit — углубление). Глубина каждого пита, равна 0,12 мкм, ширина (в направлении, перпендикулярном плоскости рисунка) — 0,8 — 3,0 мкм. Они расположены вдоль спиральной дорожки, расстояние между соседними витками которой составляет 1,6 мкм, что соответствует плотности 16000 витков/дюйм (625 витков/мм).

– На следующем этапе производятся проявление фоторерезистивного слоя и металлизация диска. Изготовленный по такой технологии диск называется штампованным или CD-ROM диском. Штампованный информационный узор и отражающий слой отражают луч считывающего лазера по-разному в разных участках. После создания всех слоев диск готов к использованию. Информация считывается с рабочей стороны диска через прозрачную основу.

Для однократной записи используются диски, представляющие собой обычный компакт-диск CD-R, отражающий слой которого выполнен, как правило, из золотой или серебряной пленки. Между ним и поликарбонатной основой расположен регистрирующий слой, выполненный из органического материала, темнеющего при нагревании. В процессе записи лазерный луч, длина волны которого, как и при чтении, составляет 780 нм, а интенсивность более чем в 10 раз выше, нагревает отдельные участки регистрирующего слоя, которые темнеют и рассеивают свет, образуя участки, подобные питам. Однако отражающая способность зеркального слоя и четкость питов у дисков CD-R ниже, чем у CD-ROM, изготовленных промышленным способом.

В перезаписываемых дисках CD-RW регистрирующий слой выполнен из органических соединений, известных под названиями цианин (Cyanine) и фталоцианин (Phtalocyanin), которые имеют свойство изменять свое фазовое состояние с аморфного на кристаллическое и обратно под воздействием лазерного луча. Такое изменение фазового состояния сопровождается изменением промежуточного слоя. При нагревании лазерным лучом выше некоторой критической температуры материал регистрирующего слоя переходит в аморфное состояние и остаётся в нем после остывания, а при нагревании до температуры значительно ниже критической восстанавливает своё первоначальное (кристаллическое) состояние Из-за наличия регистрирующего слоя требования к отражающему слою у записываемых и перезаписываемых дисков выше, чем у штампованных, поэтому вместо алюминия приходится применять более дорогие материалы. Для отражающего слоя в CD-R и CD-RW применяют золото или серебро, хотя могут быть использованы сложные сплавы.

Преимущество CD-R/RW дисков - они тускнеют и выходят из строя медленнее обычных, поскольку отражающий слой из золота и серебра менее подвержен окислению, чем алюминий в большинстве штампованных CD-ROM дисков. Недостатки CD-R/RW дисков - материал регистрирующего слоя CD-R/RW дисков более чувствителен к свету и так же подвержен окислению и разложению. Кроме того, регистрирующая пленка находится в полужидком состоянии и потому весьма чувствительна к ударам и деформациям.

DVD диски - это семейство оптических дисков, одинакового размера с компакт-дисками (CD), но значительно большей емкости хранения, достигнутой за счет увеличения плотности записи. Преимущества DVD технологии:

– запись и воспроизведение высококачественного видео и аудио в реальном времени, эффективная работа с компьютерной мультимедийной информацией, а также обеспечение эффективного произвольного доступа к данным, хранимыми в виде множества мелких файлов;

– объем диска до 4,7 ГБ (около 2-х часов MPEG-2) на одну сторону для записи в один слой и 8,5 ГБ на одну сторону для двуслойной записи;

– возможность записи информации в два слоя на каждую из сторон;

– единая файловая система UDF(Universal Disk Format);

– возможность записи и многократной перезаписи DVD дисков; обратная совместимость с существующими CD-дисками - геометрические размеры DVD и CD дисков идентичны, все DVD оборудование способно читать диски CD-Audio и CD-ROM (спецификация MultyRead).

Стандарт DVD предусматривает четыре варианта дисков, которые образуются из комбинации числа рабочих слоёв и сторон и имеют следующие характеристики:

DVD – 5 односторонний однослойный диск ёмкостью 4,7 Гб;

DVD – 9 односторонний двухслойный диск ёмкостью 8,5 Гб;

DVD – 10 двухсторонний однослойный диск ёмкостью 9,4 Гб;

DVD – 18 двухсторонний двухслойный диск ёмкостью 17 Гб.

Устройство привода

Оптический привод - представляет собой устройство хранения данных с оптическим принципом считывания и записи. В качестве основных узлов привода можно выделить: лазерный диод, который излучает свет; разделитель лазерного луча (интерференционный поляризатор); систему из двух фокусирующих линз и приемник отраженного от диска лазерного луча.

Привод чтения CD-дисков работает следующим образом:

– лазер генерирует маломощный пучок, который, проходя через направляющую призму и разделитель луча, попадает на отражающее зеркало;

– серводвигатель по командам микропроцессора перемещает каретку с отражающим зеркалом к нужной дорожке на компакт-диске;

– луч, попав на диск, отражается и попадает на зеркало.

– Отразившись от зеркала, попадает на разделитель луча.

– Разделительный куб отражает луч на другую направляющую призму;

– из призмы луч попадает в фотодатчик, сигналы от которого декодируются встроенным микропроцессором и передаются на компьютер в виде данных.

Обычно в CD - приводах используются инфракрасные полупроводниковые лазеры с длиной волны 780 нм, а в DVD – приводах с длиной волны 650 нм красная область спектра.

Отличие приводов CD и DVD состоит в количественной оценке скорости выполнения операций чтения, записи или же перезаписи дисков, поскольку за единицу скорости принято считать 1250Кб/с, что соответствует примерно 8х для CD – приводов.