3.5. Принцип запису на dvd
Принцип запису на DVD (англ.: Digital Versatile Disk – цифровий багатоцільовий диск).
DVD-RОM виготовляються за тією ж технологією, що і СD-ROM.
DVD-RAM – відноситься до DVD, які перезаписуються, і є розробкою фірми Panasonic. Вони можуть перезаписуватись до 100000 разів, на відміну від DVD-RW і DVD+RW, які можуть перезаписуватись всього до 1000 разів.
DVD+R/RW. Принцип запису, стирання і перезаписування інформації у них такий же як у DVD-R і DVD-RW. Єдина відмінність полягає в використанні більш досконалого контролю помилок і більш точному позиціюванні лазера. Практично всі приводи для DVD можуть читати обидва формати дисків.
DVD-R/RW. За принципом запису даних DVD-R/RW не відрізняється від CD-R/RW, крім довжини хвилі лазера, геометричних параметрів пітів, лендів і доріжки.
Оскільки довжина хвилі лазера для читання інформації з DVD становить 650нм, то висота піта для диска дорівнює 105нм.
Відмінністю DVD від CD є можливість у перших формувати дворівневий запис інформації на диску, реалізований у наступних форматах: DVD-5, DVD-9, DVD-10, DVD-18.
3.5.1. DVD-5
DVD-5 – це перша ринкова версія DVD: одношаровий односторонній диск ємністю 4,7 ГБ. Складається з двох з’єднаних між собою основ. Одна з них містить записаний шар (називається шаром 0), інший – порожній. Нульовий шар покритий алюмінієвою відбивною плівкою товщиною 55нм, як і для СD-ROM. Структура DVD-5 показана на рис. 3.15.
3.5.2. DVD-9
DVD-9 – це двошаровий односторонній диск ємністю 8,5 ГБ. Для виробництва такого диску необхідно створити напівпрозорий прошарок між двома прозорими робочими шарами, який відбиває 18-30% лазерного випромінювання. Цього достатньо для зчитування інформації з верхнього робочого шару (шар 0). І в той же час напівпрозорий шар буде пропускати достатньо випромінювання, щоб сигнал, відбитий від дзеркальної поверхні на нижньому робочому шарі (шар 1), теж читався. Інформаційні рівні розділяє високооднорідний клей (товщина клеєвого шару 40-70мкм), який з’єднує дві половини диску. Така товщина клеєвого шару необхідна, щоб розрізнити сигнал, відбитий від першого і другого рівнів.
В якості світловідбивного прошарку найкраще використовувати золото або його сполуки, оскільки вони на таких товщинах мають властивість приблизно 30% світлового променя відбивати, а 70% – пропускати. Сьогодні для здешевлення, в якості альтернативи золоту, використовують кремнієві або срібні сплави. Фокусуючи промінь лазера на першу або на другу робочу поверхню, ми можемо реєструвати ту частину світлової енергії, яка відбивається від даної поверхні.
3.5.3. DVD-10
DVD-10 – це одношаровий двосторонній диск ємністю 9,4 ГБ. За принципом запису, це подвійний DVD-5. Два диски, покритих металевими плівками, склеєні між собою неробочими поверхнями. Записаний шар (нульовий шар на кожній стороні) зазвичай має алюмінієве покриття. Для зчитування інформації з обох сторін використовуєть-ся один лазер.
3.5.4. DVD-18
DVD-18 – це двошаровий двосторонній диск ємністю 17,1 ГБ. Структура його така ж, як у DVD-9. Це фактично два DVD-9 склеєних неробочими поверхнями. Принципова структура показана на рис. 3.10.
Відбивна здатність одношарового диска становить 45-85%, двошарового – 18-30%. Різні відбивні здатності шарів компенсуються схемою автоматичного регулювання підсилення (АРП).
Крім цих найбільш поширених форматів DVD зустрічаються DVD-14 (один шар на одній стороні диску, два – на іншій), який має ємність 13,2 ГБ і диски, діаметром 80мм форматів DVD-1, DVD-2, DVD-3 і DVD-4.
3.5.5. Принцип запису на BD
BD (англ.: Blu-ray Disk – диск з використанням синього променя).
ВD поступив у продаж в 2002 році. У дисках ВD в якості записуючого і зчитуючого променя використовується лазерний промінь з довжиною хвилі 405нм. При такій довжині хвилі висота піта становить 0,065мкм, що висуває високі вимоги до якості поверхні диску. Для збереження її від ушкоджень сучасні ВD випускаються в захисних картриджах. За принципом запису і читання інформації ВD не відрізняються від СD та DVD. У сучасних розробках ВD, які ще не поступили у продаж, ємність 10-шарових дисків досягає 320ГБ.
ВD бувають трьох типів:
ВD-ROM – диски, виготовлені в заводських умовах методом штампування полікарбонатної основи;
ВD-R – диски одноразового запису;
ВD-RЕ – диски багаторазового запису.
Порівняльна характеристика СD, DVD та ВD показана на рис. 3.16 і приведені в таблиці 3.
3.6. HD DVD
HD DVD (англ.: Hight-Definition DVD – DVD високої щільності).Цей формат є розробкою компаній Toshiba, NEC і Sanyo. Для запису використовується лазер з довжиною хвилі, як і для ВD, але ці формати несумісні. Планується випуск наступних різновидів дисків HD DVD: HD DVD-ROM, HD DVD-R, HD DVD-RW і HD DVD-RAM. За принципом запису цей формат аналогічний дискам ВD, поступаючись ємністю. Одношаровий HD DVD вміщує 15ГБ, двошаровий – 30ГБ, трьохшаровий – 45ГБ інформації. На даний час формат ВD випереджає в застосуванні HD DVD.
3.7. Головка читання/запису оптичних компакт-дисків
Головним елементом головки читання/запису оптичних компакт-дисків є лазер.
Принцип роботи головки читання/запису. Лазерний промінь пройшовши через призму і дві фокусуючі лінзи попадає на диск, що обертається, і після відбиття повертається на спеціальний фотоприймач. При попаданні променя на піти і ленди інтенсивність відбитого променя змінюється. В результаті на виході фотоприймача формується електричний сигнал, що по формі повторює інформаційний малюнок на поверхні CD. Дуже важливе значення для головки має числова апертура об’єктива. Вона визначає параметри освітлення і дорівнює:
, (3.9)
де
– максимальний кут заломлення променів
в лінзі; п
– показник заломлення лінзи.
Інформаційний
елемент, що записується (зчитується) не
може бути меншим половини діаметра d
дифракційної плями (кружка Ері):
, (3.10)
де λ – довжина хвилі світла.
Об’єктив лазера фокусує промінь чітко на робочій поверхні диску. Глибина різкості складає не більше 2 мкм. На поверхні прозорої основи CD лазерний промінь розфокусований. Діаметр плями променя складає біля 1 мм, а це приводить до того, що частинки пилу, відбитки пальців або подряпини на поверхні CD не можуть бути „прочитаними” лазерним променем.
3.8. Магнітооптичні (МО) технології в комп’ютерній техніці
Перші МО диски з’явились в 1988 році. Вони об’єднали в собі компактність гнучких дисків і дискет, швидкість середнього жорсткого диску, надійність компакт-диску і достатню, на той час ємність. Але широкому поширенню МО заважає відносно висока вартість і конкуренція сучасних жорстких дисків. В порівнянні з сучасними жорсткими дисками, вони більш повільні і поступаються їм максимальною місткістю. Це робить неможливим застосування МО в якості вінчестерів. Проте МО диски мають великі перспективи як вторинні накопичувачі для резервного зберігання інформації.
3.8.1. Принцип роботи МО-дисків
Принцип роботи МО накопичувача базується на суміщенні магнітного і оптичного принципів зберігання інформації. Запис даних відбувається на магнітний робочий шар диску магнітним полем головки за допомогою променя лазера відносно великої потужності. В сучасних МО накопичувачах для запису використовується два цикли: цикл стирання і цикл запису. За цикл стирання диску, або його ділянки, лазер нагріває послідовно всю ділянку. Магнітне поле головки намагнічує доріжку вибраної ділянки в одному певному напрямку, що відповідає логічному „0”. Таким чином, вся вибрана ділянка диску переводиться в стан послідовності „0”. В циклі запису для запису „1” в необхідних місцях диску вмикається лазер і це місце перемагнічується в зворотному напрямку.
Принцип читання інформації з МО-диску базується на магнітооптичному ефекті. Він полягає у впливі намагнічення середовища на інтенсивність і поляризацію світла, відбитого від його поверхні. Цей ефект досить помітний для речовин зі здатністю до значного намагнічення і з високим коефіцієнтом поглинання, тобто для металічних феромагнетиків. Відбиваючим елементом для лазерного променя, що повертає площину його поляризації, в випадку МО-диску є намагнічена при запису точка поверхні робочого шару. Фотоприймач (ФП) оптичної головки зчитування сприймає відбитий промінь і аналізує величину повороту площини поляризації променя. По цьому значенню визначається напрямок намагнічення ділянки диску, а по ньому значення біта інформації на цій ділянці.
3.8.2. Перспективи МО- технологій
Основні перспективи МО-технологій пов’язані зі збільшенням швидкості запису даних. Це може бути реалізовано технологією зміни фазового стану (подібно до реалізованої у CD-RW та DVD-RW). У найновіших розробках напрямок намагнічення ділянки робочої поверхні можна змінювати за декілька наносекунд.