DVD-10;

СD.

1.2.1. СD-ROM та технологія їх виготовлення.

СD-ROM (англ.: Compact Disk Read Only Memory - пам’ять тільки для читання на компакт-дисках). Він є найбільш поширеним оптичним накопичувачем. Термін СD-ROM відноситься як до самих компакт-дисків, так і до пристроїв (накопичувачів), в яких інформація зчитується з компакт-диска. Фізичні параметри СD-ROM, а також його доріжок, пітів і лендів показані на рис. 1.2.1 і приведені в таблиці 2. Довжина пітів і лендів визначається системою кодування інформації. В прийнятій на даний час системі кодування Ріда - Соломона прийнято, що між двома логічними „1” на диску може бути від двох до десяти „0”.

Рис. 1.2.1.

Розглянемо принцип запису інформації на СD-ROM (часто в побуті користуються назвою – ліцензійний диск). В таких дисках система пітів і лендів на доріжці диску створюється методом заводського штампування. Цей процес відбувається в наступних стадіях (див. рис. 1.2.2):

Рис.1.2.2.

1. На скляний диск наноситься шар світлочутливої речовини – фоторезистивний шар товщиною 150 мкм і відпалюється при температурі 80 °С протягом 30 хв.

2. За допомогою лазера на поверхні фоторезистивного шару формують ділянки, які внаслідок фоточутливості змінюють кристалічну будову матеріалу.

3. Скляна пластинка розміщується в 10% розчин NaOH, який розчиняє експоновані лазером ділянки, формуючи на поверхні фоторезистивного шару западини.

4. За допомогою гальванопластики диск покривається шаром нікелевого сплаву. В результаті утворюється металевий майстер-диск. Такий диск називається батьківським диском (father).

5. Металевий майстер-диск відділяється від скляної основи.

6. Батьківський диск розміщується в основі, в якій знаходиться полікарбонатна маса в розплавленому вигляді об’ємом біля 18 грам і температурі 350 °С. В результаті такого штампування утворюється пластиковий диск з системою виступів і западин.

7. На цей диск шляхом напилення наноситься Аl товщиною 0, 05-0, 1 мкм для створення відбивної для світла поверхні.

8. Для захисту алюмінієвої плівки від окислення зверху наноситься шар акрилового лаку (6-7 мкм) і етикетка. Одного майстер-диска вистачає на виготовлення 1-3000 СD–ROM дисків.

1.2.2. СD-R диски та технологія їх виготовлення.

СD-R (Compact Disk Recordable – компакт-диск з можливістю одноразового запису). Початок випуску - 1988 рік. Принцип запису даних на ці диски базується не на заводському штампуванні пітів і лендів на доріжці диску, а на зміні оптичних властивостей робочого шару, що наноситься на полікарбонатну основу. В якості такого робочого фоточутливого шару використовують органічні сполуки – цианіни (cyanine) або фталоцианіни (phtalocyanine). Колір диска визначається кольором цианіну (блакитний) або фталоцианіну (золотистий). Відбивна здатність цих сполук складає 70% (близько до відбивної здатності золота). Властивість цих матеріалів змінювати коефіцієнт відбивання світла лежить в основі запису на СD. Під дією лазерного променя (відносно великої потужності) вони темніють і перестають пропускати крізь себе лазерний промінь. На доріжці диску утворюється система темних і світлих ділянок, які є тими ж самими псевдопітами і псевдолендами для лазерного променя. В якості відбиваючих світло матеріалів використовують золото та срібло, рідше – алюміній і сплави. На даний час експлуатуються диски СD-R наступних ємностей (див. табл..1).

Таблиця 1.

Безумовною перевагою СD-R над СD-ROM є матеріал світловідбивного шару. Оскільки він, в основному, виготовляється із золота і срібла, менш здатних до окислення, ніж алюміній, який застосовується у більшості штампованих дисків, СD-R тускніють повільніше. Однак, основним недоліком дисків СD-R є чутливість робочого шару до світла. Від дії світла наступає деструкція і окислення цианіну і фталоцианіну, хоча останній менш схильний до цих процесів. Найбільш оптимістичні оцінки часу життя дисків на основі фталоцианінів – біля 100 років. Статистика використання СD-R показує, що час експлуатації таких дисків становить: 2-3 роки – при акуратній роботі з ними і 1 рік – при інтенсивній роботі з неакуратним поводженням (удари, згини, дія тепла, яскравого світла та ін.)

1.2.3. CD-RW та технологія запису і перезаписування на них.

CD-RW (Compact Disc ReWritable – компакт-диск, з можливістю перезаписування).

Основою запису і зберігання даних на дисках CD-RW є технологія зміни фазового стану речовини (phase-change). При запису і читанні з дисків використовуються різні оптичні властивості деяких речовин, в залежності від того, знаходяться вони в кристалічному стані чи аморфному. Так, як вже говорилось в розділі „Флеш-пам’ять”, для халькогенідів (сплав Ge-Sb-Te із стехіометричним складом 2: 2: 5) характерною є прозорість для червоного та інфрачервоного світла в кристалічному стані і не прозорість – в аморфному. Крім того, вони характеризуються великою оптичною контрастністю кристалічного і аморфного станів. Зміну фазового стану такої речовини можна здійснювати шляхом нагрівання відповідної ділянки на диску відносно потужним променем лазера. Оскільки для запису даних на сучасні CD-RW необхідна дуже швидка кристалізація, то найкраще для цього підходять саме сплави Ge, Sb і Te, у яких t_крист< 100 нс. Також такі халькогеніди мають прийнятні для технології температури кристалізації і плавлення (Т_крист=150-200 ⁰С, Т_плавл=600 ⁰С). Будова CD-RAM і CD-RW показана на рис. 1.2.3.

Рис.1.2.3.

На CD-RW диску робочий шар Ge-Sb-Te знаходиться між двома шарами буферного матеріалу ZnS-SiO₂. Цей матеріал характеризується високою тугоплавкістю і прозорістю в заданому діапазоні довжин хвиль.

Розглянемо принцип запису на CD-RW (див. рис. 1.2.4). На графіку зображена залежність температури робочого шару (Ge-Sb-Te) від часу нагрівання і охолодження диску.

Рис. 1.2.4.

При подачі короткочасного імпульсу лазера високої потужності (Р=10¸ 15мВт) на певну ділянку доріжки, температура її зростає таким чином, що робочий шар в цьому місці розплавлюється (Т> Т_плавл) і переходить в рідкий стан. При закінченні імпульсу лазера і швидкому охолодженні диска (t_охолод< t_крист), температура цієї точки робочого шару різко падає так, що стає меншою температури кристалізації (Т< Т_крист). Таке різке охолодження приводить до того, що структура кристалічної решітки робочого шару у цьому місці доріжки не може відновитись і він залишається в аморфному стані.

Таким чином, при записі на CD-RW диск, на ньому формуються ділянки, на яких робочий шар є в кристалічному, прозорому для світла стані, і аморфні ділянки, які є непрозорими для інфрачервоного світла.

Рис. 1.2.5.

Так формуються на поверхні піти і ленди.

При стиранні інформації з CD-RW диска імпульс лазерного променя подається меншої потужності (0, 5-1мВт), такої, що він розігрівав робочий шар до температури, яка була б більшою за Т_крист, але меншою Т_плавл (Т_крист< Т< Т_плавл) При такому розігріві, атоми робочого шару відновлюють кристалічну структуру речовини. Така відбудова кристалічної решітки носить назву „відпалення”. В результаті, речовина робочого шару відновлює свої оптичні властивості (див. рис. 1.2.5).

1.2.4. Технологія запису на CD-RW.

Для запису даних на диск використовується багатоімпульсна стратегія запису. Кожна записувана мітка формується за допомогою потужних лазерних імпульсів (Р_запису=12 мВт, t_{імпульсу}=15 нс). Між імпульсами інтенсивність лазерного випромінювання зменшується і розплавлений матеріал охолоджується до температури, меншої температури кристалізації, формуючи область з аморфною фазою. Стирання інформації відбувається шляхом подачі довгого в часі імпульсу лазера потужністю Р_{читання}=0, 5-0, 6 мВт (див. Рис. 1.2.6).

Рис. 1.2.6.

1.3. Принцип запису на DVD (Digital Versatile Disk – цифровий багатоцільовий диск).

Перші DVD з’явились у 1996 році в Японії. Вони називались ММСі або ММСD і розроблялися Philips’ом і Sony. Паралельно фірмою Toshiba розроблявся диск „Super Disk”. Для уникнення боротьби між різними форматами фірма ІВМ викупила патенти на ці диски і на їх основі розробила версію CD-R диску. За структурою даних DVD бувають трьох типів:

1. DVD-Video, на які записуються високоякісне зображення та звук не дуже високої якості;

2. DVD-Audio, на які записуються звук дуже високої якості;

3. DVD-Data, на які записуються текстові дані та відео і аудіо.

DVD як носії бувають чотирьох типів:

1.DVD-ROM – диски, виготовлені в заводських умовах методом штампування полікарбонатної основи;

2.DVD-RAM – диски багаторазового запису з довільним доступом;

3.DVD-R/RW – диски одноразового і багаторазового запису;

4.DVD+R/RW – диски одноразового і багаторазового запису.

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 із-за деформації основи при нагріванні її променем лазера. За цим показником DVD-RAM можна порівняти з жорсткими дисками ПК. Перші DVD-RAM з’явились в 1998 році ємністю 2, 6 ГБ в захисних картриджах. Зараз вони випускаються без захисної оболонки ємністю 9, 4 ГБ для двосторонніх дисків. DVD-RAM дисководи читають DVD-відео, DVD-ROM і всі види СD. Головним недоліком DVD-RAM є те, що цей формат не підтримується більшістю побутових DVD-програвачів.

DVD+R/RW. Цей формат виник внаслідок монополізації ринку DVD-дисків консорціумом компаній “DVD-Forum”, який почав одноосібно розробляти диски формату DVD-R і DVD-RW і встановив високу ціну ліцензії на виготовлення дисків цих форматів. Низка фірм об’єднались між собою у компанію „DVD+RW Alians”, яка почала розробляти свій стандарт DVD. Диски DVD+R/RW з’явилися в продажу в 2002 році. 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 (див. рис. 1.3.1).

Рис. 1.3.1.

Оскільки довжина хвилі лазера для читання інформації з DVD становить 650 нм, то висота піта для диска дорівнює 105 нм.

Відмінністю DVD від CD є можливість у перших формувати дворівневий запис інформації на диску, реалізований у наступних форматах:

DVD-5;

DVD-9;

DVD-10;