ОПТОЭЛЕКТРОННЫЕ ПРИБОРЫ И УСТРОЙСТВА

Запись на компакт-диски

Принцип записи информации на поверхности металлического слоя состоит в создании на ней мельчайших выемок — питов и отражающих поверхностей — флэтов (рис. 9.24, а).

Рис. 9.24. Структура компакт-диска: а — вид сбоку в разрезе; б — вид сверху;

1 — флэт; 2 — защитный слой; 3 — металлический информационный слой; 4 — прозрачный защитный слой; 5 — пит; 6 — поверхность компакт-диска

При этом действует цифровой способ представления информации: флэт соответствует единице (наличию отраженного сигнала), пит — нулю (его отсутствию). Питы представля­ют собой овальные углубления шириной до 0,5 мкм и глубиной до 0,11 мкм. Они располага­ются последовательно друг за другом по спирали. Питы и флэты могут в зависимости от со­держащейся информации изменяться по длине от 0,8 до 3,5 мкм. Расстояние между сосед­ними дорожками спирали составляет 1,6 мкм (рис. 9.24, б). Чтобы обеспечить постоянную скорость поступления информации с компакт-диска в тракт обработки, при считывании скорость вращения компакт-диска должна быть переменной, так как длина витка спирали, по которой проходит лазерный луч, увеличивается по мере перемещения от внутренней до­рожки к внешней. Так, при воспроизведении с диска диаметром 12 см с линейной скорос­тью 4,3218 Мбит/с число его оборотов в минуту изменяется от 500 до 200.

В настоящее время широко используются: система однократной (CD-Recordable — за­писываемый CD) и многократной (CD-Erasable — стираемый CD, CD-ReWritable — переза­писываемый CD) записи компакт-дисков. CD-RW и CD-Е обозначают одно и то же — диск с возможностью стирания и перезаписи, причем название CD-RW практически вытеснило CD-Е. Терминами CD-R, CD-Е и CD-RW обозначаются как устройства для записи, так и са­ми диски.

Для однократной записи используются так называемые «болванки», представляющие собой обычный компакт-диск, в котором отражающий слой выполнен преимущественно из золотой или серебряной пленки, а между ним и поликарбонатной основой расположен реги­стрирующий слой из органического материала, темнеющего при нагревании. В процессе за­писи лазерный луч нагревает выбранные точки слоя, которые темнеют и перестают пропус­кать свет к отражающему слою, образуя участки, аналогичные питам.

На CD-R организуется та же информационная структура, что и на штампованных дис­ках, устройство которых рассмотрено в п. 9.10.1. Это позволяет при помощи соответствую­щего программного обеспечения записывать звуковые, фото - и видеодиски, которые могут затем проигрываться в бытовых звуковых и видеопроигрывателях. Однако отражающая способность зеркального слоя и четкость питов у дисков CD-R ниже обычного, отчего неко­торые устройства могут работать с ними неуверенно.

В перезаписываемых дисках используется промежуточный слой из органической пленки, изменяющей под воздействием луча свое фазовое состояние с аморфного на кристаллическое и обратно, в результате чего меняется прозрачность слоя. Фиксация изменений состояния происходит благодаря тому, что материал регистрирующего слоя при нагреве свыше критиче­ской температуры переходит в аморфное состояние и остается в нем после остывания, а при нагреве до температуры значительно ниже критической восстанавливает кристаллическое со­стояние. Существующие диски выдерживают от тысяч до десятков тысяч циклов перезаписи. Однако их отражающая способность существенно ниже штампованных и однократных CD, что затрудняет их считывание в обычных приводах. Для чтения CD-RW формально необхо­дим привод с автоматической регулировкой усиления фотоприемника (Auto Gain Control), хотя некоторые обычные приводы CD-ROM и бытовые проигрыватели способны читать их наравне с обычными дисками.

Перезаписываемый диск может иметь такую же структуру дорожек и файловую систему, что и CD-R, либо на нем может быть организована специальная файловая система (Universal Disk Format, UDF) — универсальный дисковый формат, позволяющий динамически созда­вать и уничтожать отдельные файлы на диске.

Возможности лазерной записи и воспроизведения информации рассмотрим на примере компакт-дисков CD-ROM — оптических носителей информации. На покрытом алюминием 5-дюймовом пластмассовом диске может храниться до 650 Мбайт данных, что составляет примерно 333 ООО страниц текста или 74 мин высококачественного звучания. Термин CD - ROM относится как к самим дискам, так и к дисководам (накопителям), в которых считыва­ется информация.

В 1982 г. фирмы Philips и Sony опубликовали стандарт, в котором определялись методы квантования сигналов, способы их записи, а также размер диска: внешний диаметр 120 мм, диаметр центрального отверстия — 15 мм, толщина 1,2 мм. Один диск позволял записать Девятую симфонию Бетховена.

Компьютерные компакт-диски выглядят так же, как и звуковые, но помимо музыки на них может быть записана и другая информация. Дисководы CD-ROM, которые подключа­ются к компьютерам, напоминают проигрыватели звуковых компакт-дисков.

Компакт-диск выполнен из полимерного материала (на основе поликарбонатов) и по­крыт слоем металла (как правило, одним из сплавов алюминия). Информация считывается именно с этой стороны металлической пленки. Поверх алюминия наносится еще один слой полимерного покрытия (лака), защищающего металл и, соответственно, записанные на дис­ке данные от повреждений. Все этикетки и надписи наносятся на верхнюю сторону диска, а считывание информации осуществляется с нижней поверхности.

С диском CD-ROM следует обращаться так же аккуратно, как с фотографическими не­гативами. Для его воспроизведения используются оптические устройства, поэтому во избе­жание потерь информации поверхность CD-ROM должна быть чистой и без царапин. Неко­торые накопители могут работать только с дисками, уложенными в специальные подающие устройства (caddy), позволяющими вообще не касаться руками самих носителей.

Различный цвет рабочей поверхности диска объясняется различным материалом регист­рирующего и отражающего слоев. В качестве регистрирующего слоя для дисков CD-R наи­более распространены органические соединения, известные под условными названиями «цианин» (cyanine) и «фталоцианин» (phtalocyanine). Цианин имеет голубой (cyan) цвет (от­сюда и название материала, не имеющее отношения к цианидам — химическим производ­ным циановодорода) и характеризуется средней стойкостью к облучению светом и перепа­дам температуры. Фталоцианин имеет золотистый цвет и значительно более стоек к внеш­ним воздействиям.

В качестве отражающих материалов используют золото и серебро, реже — алюминий и сплавы. Соответственно, рабочая поверхность диска с отражающим слоем из бесцветного металла имеет цвет своего регистрирующего слоя, а отражающий слой из золота изменяет цвет цианина с голубого на зеленоватый.

Органический слой дисков CD-RW, как правило, имеет серо-коричневый цвет.