17.6. Оптические методы запоминания и хранения информации. Оптические (лазерные) диски

Начиная с 80-х годов, широкое распространение получили оптические (лазерные) диски. Это пластиковые или алюминиевые диски,

предназначенные для записи и воспроизведения информации при помощи лазерного луча.

Впервые оптическая запись звуковых программ для бытовых целей была осуществлена в 1982 г. фирмами "Sony" и "Philips" в лазерных проигрывателях на компакт-дисках, которые стали обозначаться аббревиатурой CD (Compact Disc). В середине 1980-х годов были созданы компакт-диски с постоянной памятью – CD-ROM (Compact Disc – Read Only Memory). C 1995 стали использоваться перезаписываемые оптические компакт-диски: CD-R (CD Recordable) и CD-E (CD Erasable).

Во второй половине 1990-х годов появились цифровые универсальные видеодиски DVD (Digital Versatile Disk) типа DVD-ROM, DVD-RAM, DVD-R

с большой емкостью (до 17 Гбайт). Увеличение их ёмкости связано с использованием лазерного луча меньшего диаметра, а также двухслойной и двусторонней записи.

Оптические диски имеют обычно поликарбонатную или стеклянную термообработанную основу. Рабочий слой оптических дисков изготавливают в виде плёнок легкоплавких металлов (теллур) и сплавов (теллур-селен, теллур-углерод, теллур-селен-свинец и др.) или органических красителей.

Информационная поверхность оптических дисков покрыта миллиметровым слоем прочного прозрачного пластика (поликарбоната). В процессе записи и

воспроизведения на оптических дисках роль преобразователя сигналов выполняет лазерный луч, сфокусированный на рабочем слое диска в пятно диаметром около 1 мкм. При вращении диска лазерный луч следует вдоль дорожки диска, ширина которой также близка к 1 мкм. Возможность

фокусировки луча в пятно малого размера позволяет формировать на диске метки площадью 1-3 мкм. В качестве источника света используются лазеры.

Под действием лазерного излучения на поверхности формируются чередующиеся цепочки углублений – «питы» (от английского pit – ямка, впадина) и возвышенности – "ленды" (от английского land – равнина, земля) (рис. 17.9). Ленды отражают большую часть падающего на них света лазерного излучателя, а питы в силу своей удаленности от точки фокуса не отражают практически ничего.

В отличие от магнитных способов записи и воспроизведения, оптические методы являются бесконтактными. Лазерный луч фокусируется на диск объективом, отстоящим от носителя на расстоянии до 1 мм, что исключает возможность механического повреждения оптического диска. Для

хорошего отражения лазерного луча используется зеркальное покрытие дисков алюминием или серебром.

330

носители практически во всех областях применения. Они аналогичны дискам для однократной записи, но содержат рабочий слой, в котором физические процессы записи являются обратимыми.

Рис. 17.10. Считывание информации с компакт-диска:

1 – компакт-диск; 2 – впадина; 3 – островок; 4 – светопрозрачное покрытие, защищающее нанесенную на CD информацию от повреждения; 5 – отражающее покрытие (записывающая поверхность); 6 – защитный слой; 7 – фокусирующий объектив; 8 – лазерный луч; 9 – преломляющая призма; 10 – фотодетектор; 11 – лазерное устройство; 12 – двигатель,

вращающий диск

Оптические технологии хранения данных от традиционных красных лазеров переходят к синим, с меньшей длиной волны, позволяющим добиться более высокой плотности записи данных. Емкость дисков, информация на которые записана с помощью синего лазера (Blu-Ray Discs), достигает 200 Гбайт.

Одним из примеров новых разработок является двухфотонная трехмерная технология записи оптических дисков, которая в отличие от традиционных оптических носителей, включая диски DVD, Blu-ray и HD DVD, предлагает создавать носители не с двухмерной, а с трехмерной матрицей битов, формирование которой осуществляется двухфотонным лазером в 3D-пространстве диска. Общее число слоев в диске 2-photon 3D может быть эквивалентно 250 слоям DVD, а емкость такого слоя может быть

332