Принцип считывания информации с оптических дисков Считывание информации
Данные с диска читаются при помощи лазерного луча с длиной волны 780 нм, излучаемого полупроводниковым лазером. Принцип считывания информации лазером для всех типов носителей заключается в регистрации изменения интенсивности отражённого света. Лазерный луч фокусируется на информационном слое в пятно диаметром ~1,2 мкм. Если свет сфокусировался между питами (на ленде), то приёмный фотодиод регистрирует максимальный сигнал. В случае, если свет попадает на пит, фотодиод регистрирует меньшую интенсивность света.
Различие между дисками только для чтения (CD) и перезаписываемыми дисками (CD-R/RW) заключается в способе формирования питов. В диске только для чтения питы представляют собой некую рельефную структуру (фазовую дифракционную решётку), причём оптическая глубина каждого пита чуть меньше четверти длины волны света лазера, что приводит к разнице фаз в половину длины волны между светом, отражённым от пита и светом, отражённым от ленда. В результате в плоскости фотоприёмника наблюдается эффект деструктивной интерференции и регистрируется снижение уровня сигнала. В случае CD-R/RW пит представляет собой область с бо́льшим поглощением света, нежели ленд (амплитудная дифракционная решётка). В результате фотодиод также регистрирует снижение интенсивности отражённого от диска света. Длина пита изменяет как амплитуду, так и длительность регистрируемого сигнала.
Скорость чтения/записи CD указывается кратной 150 Кб/с (то есть 153 600 бит/с). Например, 48-скоростной привод обеспечивает максимальную скорость чтения или записи, равную 48 × 150 = 7200 Кб/с (7,03 Мб/с).
Принцип записи информации на оптический носитель (заводской метод штамповки, индивидуальный – методом прожига)
Оптическая запись — это регистрация данных остро-сфокусированным лучом лазера на светочувствительном носителе. Результат воздействия лазерного луча на носитель, т.е. вид сигналограммы, может быть различным, в подавляющем большинстве случаев сигналограмма приобретает вид последовательности деформированных и недеформированных участков дорожки на рабочем слое диска.
Лазер — основной инструмент оптической записи, генерирующий излучение. Он содержит активное вещество и систему возбуждения и управления излучением. Для генерации излучения активное вещество лазера должно быть возбуждено. При возбуждении в активном веществе происходит рекомбинация носителей электрических зарядов, сопровождающаяся выделением энергии. Последняя выделяется в виде квантов света — возникает вынужденное излучение лазера. Оно имеет ряд особенностей по сравнению с излучением обычных тел накала: излучение лазера когерентно, т.е. определенным образом упорядочено, линейно поляризовано и распространяется в одном или преимущественно в одном направлении, а не во все стороны, как, например, излучение поверхности раскаленного металла.
Кроме того, излучение лазера монохроматично, т.е. лазером генерируется свет с одним значением длины волны. Эти особенности позволяют получать очень острую фокусировку излучения. Фокальное пятно лазера может иметь круглую форму с диаметром порядка десятых долей микрометра и с очень высокой концентрацией энергии.
По применяемому активному веществу и устройству лазеры подразделяются на твердотельные, газовые, жидкостные и полупроводниковые. Прибором массового применения является полупроводниковый лазер, который называют лазерным
диодом. Он должен иметь малые размеры, низкую стоимость и длительный срок службы.
Взаимодействие лазерного луча с носителем записи обеспечивается лазерной головкой. Конструктивные особенности лазерной головки зависят от ее назначения (воспроизведение, воспроизведение и запись, стирание информации), от применяемого носителя.
Независимо от конструктивных особенностей лазерная головка содержит лазерный диод мощностью 2—10 мВт, оптическую систему для фокусировки и управления положением фокального пятна, а также светоприемники. Последние воспринимают отраженный диском свет лазера и преобразуют его в электрический сигнал. В процессе воспроизведения светоприемники служат как для выполнения основной функции-воспроизведения записи, так и для управления положением фокального пятна, а в процессе записи — только для управления положением фокального пятна.
Лазерная головка выполняет не только функции воспроизведения и записи информации, но также автотрекинг и автофокусировку.
Автотрекинг — это следящая система, поддерживающая правильное положение фокального пятна относительно дорожки записи в радиальном направлении, т.е. это система ведения фокального пятна по дорожке записи. При отсутствии такой системы малейший эксцентриситет диска или его привода неизбежно привел бы к сбою в процессах воспроизведения или записи — ведь шаг дорожек записи 0,74 мкм, а их ширина еще меньше.
Фокальное пятно необходимо не только безошибочно вести по дорожке, но и точно поддерживать постоянство расстояния между ним и фокусирующей линзой, т.е. точно поддерживать его диаметр на диске. Это обеспечивается системой автофокусировки. Ее необходимость вызвана неизбежным осевым биением диска.
Схема устройства накопителя на оптических носителях
