optick é disky

Optické disky

Podstata záznamu na optický disk

• CD – Compact Disc sú pamäťové médiá, ktoré sa čítajú pomocou svetla z laseru. Údaje sa zapisujú na disk do jednej špirály, začínajúcej na vnútornom okraji disku a končiacej na vonkajšom obvode disku. Celkove na CD-disku je asi 20 000 závitov špirály v dĺžke asi 4,5 km.

• Životnosť disku je 10 – 15 rokov, je obmedzená koróziou odrazovej hliníkovej vrstvy, v dôsledku čoho sa disk stáva nečitateľným.

• Dáta sú zaznamenané pomocou priehlbiniek, jamiek ( pit ) a rovných plôch ( land ), pričom prechod medzi jamkou a rovnou plochou je braný ako zápis LOG1, zvyšok je nemenná hodnota LOG0.

Podľa princípu zápisu dát delíme optické disky na :

• CD-ROM ( Read Only Memory ), Audio-CD ...dáta sú zapisované lisovaním pri výrobe disku

• CD-R ( Recordable ) .... prázdny disk, dáta sa jednorazove zapisujú vypaľovaním jamiek ( pit) do pôvodnej rovnej plochy ( land ) pomocou laserového lúča CD-napaľovačky

• CD-RW ( Rewritable ) ... prázdny disk, dáta sa môžu opakovane viackrát zapísať pomocou CD-napaľovačky

Podstata záznamu na optický disk

Pri CD-diskoch sa používa na čítanie, zápis a mazanie CD-mechanika s optikou, infračervený laser ( 780 nm ) s priemerom lúča asi 1 µm.

Postup výroby CD-ROM lisovaním

• čistý, umytý a suchý sklenený disk

• nanesenie a vysušenie fotocitlivej vrstvy

• osvit fotovrstvy modulovaným laserovým lúčom, nesúcim informačné dáta

• vyleptanie a odstránenie osvetlených častí fotovrstvy

• nanesenie 0,3mm vrstvy striebra - negatív

• elektrolytické poniklovanie (0,3 mm ) a vznik otcovskej raznice

• elektrolytické poniklovanie otcov.raznice

• vytvorenie matičnej raznice poniklovaním

• lisovanie do polykarbonatového nosiča

• nanesenie odrazovej hliníkovej fólie a ochrannej lakovej vrstvy

PIT

PIT

Štruktúra CD-ROM disku

• Popisná vrstva

• Ochranná vrstva ( lak )

• Reflexná vrstva ( hliník, striebro )

• Polykarbonátový substrát

• Svetlo laserového lúča dopadajúce na reflexnú vrstvu sa od nej odráža s rôznou intenzitou

• Intenzita svetla odrážajúceho sa od rovnej plochy ( land ) je väčšia

• Svetlo odrážajúce sa od ( pitu ) je čiastočne rozptýlené, takže jeho intenzita je menšia

• Fotodetektor rozlíši tieto rozdielne intenzity svetla, čím na jeho výstupe vzniká digitálny signál

Princíp čítania CD-ROM disku

1 µm

Svetlo odrazené späť

Svetlo čiastočne rozptýlené

Spodná strana CD

Popisná vrstva

Reflexná vrstva

Laserový lúč

Land


Stopa laserového lúča, snímajúca záznamovú stopu má priemer 1µm

• Laserový lúč sa pri otáčajúcom sa CD disku odráža od reflexnej vrstvy s rôznou intenzitou, odpovedajúcou pit-om a land-om

• Na výstupe fotodetektora sa objaví elektrický signál odpovedajúci svetelnému signálu

• Prechod z jednej úrovne intenzity svetla ( kladnej ) do druhej úrovne ( zápornej ) predstavuje LOG1, stála hodnota intenzity znamená hodnotu LOG0

• Laserová hlava zameriava laserový lúč prechádzajúci polopriepustným zrkadlom cez sústavu šošoviek na povrch disku.

• Polia (land) odrážajú lúč späť, priehlbinky (pit) ho čiastočne rozptyľujú. Odrazené svetlo tak s rôznou intenzitou prechádza šošovkami a je zrkadlom presmerované na fotodiódu.

• LAND a PIT nepredstavujú 0 a 1, ale 1 je vyvolaná prechodom medzi LAND a PIT-om. Žiadna zmena = 0.


Pod mikroskopom

Vonkajší okraj CD-R disku

Optická hlavica s laserovou optikou

Štruktúra CD-R disku• Popisná vrstva

• Ochranná vrstva

• Reflexná vrstva

• Vrstva organického farbiva


Značka vypálená do vrstvy farbiva

• CD-R disk obsahuje vrstvu organického farbiva, ktorá je neporušená, čiže disk neobsahuje dáta

• Pri zápise dát sa laserovým impulzom ( < 1 µs ) v mieste dopadu lúča vyvinie vysoká teplota ( 100 – 1000 °C ), ktorá spôsobí vytvorenie pit-u vo vrstve farbiva. Pit sa vyznačuje znížením intenzity odrazeného lúča

• Výkon laserového lúča je dvojaký : 0,5 mW ... čítanie dát 4 – 8 mW ... zápis zákl.rýchlosťou 8 – 10 mW ... zápis 2x rýchlosťou

Zápis a čítanie na CD-R disku

Značka vypálená do vrstvy farbiva

Štruktúra CD-RW disku• Popisná vrstva

• Ochranná vrstva

• Reflexná vrstva

• Dielektrické vrstvy

• Vrstva so zmenou fázy


• 1000-násobný zápis umožňuje vrstva so zmenou fázy, obklopená dvomi dielektrickými vrstvami.

• Podobne ako voda, ktorá má tri skupenstvá ( ľad, voda, para ), aj táto vrstva dokáže zmeniť svoju fázu z kryštalickej na amorfnú a naopak pôsobením teploty. V týchto fázach má vrstva rozdielne optické vlastnosti.

Zápis a čítanie na CD-RW disku

Zápis sa uskutoční lokálnym roztavením materiálu ( 600 °C ) a následným rýchlym ochladením, čím sa dosiahne amorfná fáza.Návrat z amorfnej do kryštalickej fázy sa dosiahne ohriatím materiálu vrstvy tesne pod taviacu teplotu ( 200 °C ).

CD-RW mechanika má laser, nastaviteľný v 3 stupňoch :• Najnižší ( 0,5 – 1 mW ) ....čítanie dát• Stredný ( 4 – 8 mW ) ....mazanie dát• Najvyšší ( 20 mW ) ...zápis nových dát

Dve dielektrické vrstvy, medzi ktorými je materiál so zmenou fázy, slúžia na ochranu pred prehriatím počas záznamového procesu.

Každý z diskov CD-ROM, CD-R, CD-RW majú vytvorenú tzv. preddrážku pozdĺž špirály, ktorá slúži na vedenie laserového lúča po závitovej špirále disku.

Zápis a čítanie na CD-RW disku

Prenosové rýchlosti CD - mechaník

• DRIVE SPEED TRANSFER RATE (BPS) ACCESS TIME (ms)• Single-speed (1x) 153,600 = 150 kB 400• Double-speed (2x) 307,200 300• Triple-speed (3x) 460,800 200• Quad-speed (4x) 614,400 150• Six-speed (6x) 921,600 150• Eight-speed (8x) 1,228,800 100• Ten-speed (10x) 1,536,000 100• Twelve-speed (12x) 1,843,200 100• Sixteen-speed (16x) 2,457,600 90• Eighteen-speed (18x) 2,764,800 90• Twenty-four-speed (24x) 3,686,400 90• Thirty-two-speed (32x) 4,915,200 85• One-hundred-speed (100x) 15,360,000 80• CAV drives (12x - 24x) 1,843,200 - 3,686,400 150-

90

Riadenie otáčok CD-disku• Princíp CLV – Constant Linear Velocity

( konštantná lineárna rýchlosť )Tento princíp zabezpečuje konštantnú rýchlosť prístupu k dátam zmenou otáčok motora mechaniky. Pri vonkajšom obvode disku, kde je obvodová rýchlosť vyššia, sa otáčky motora znížia a naopak, pri vnútornej stope, kde obvodová rýchlosť je menšia, tak sa otáčky motora zvýšia. Tým sa zabezpečí konštantná rýchlosť prenosu dát.

• Princíp CAV – Constant Angular Velocity ( konštantná uhlová rýchlosť )Disk sa otáča konštantnou uhlovou rýchlosťou. Prenosová rýchlosť je funkciou polomeru disku. To znamená, že priemerná rýchlosť prenosu dát je daná priemerom maximálnej a minimálnej prenos. rýchlosti.

• Napr. pre CD mechaniku 32x to znamená, že má na vonkajšej stope rýchlosť prístupu k dátam 32x, avšak približujúc sa k vnútornej stope pri strede disku rýchlosť prístupu k dátam klesne na 20x.

optick é disky

Documents