R-диски. Слой для записи данных у однократно записываемых оптических дисков (CD-R, DVD-R, DVD+R) размещается между поликарбонатной подложкой и металлическим слоем (рис. 2). Биты записываются на слое красителя за счет его химического превращения под воздействием пучка света лазера [5]. Но со временем этот краситель распадается, и считать данные с диска становится невозможно. Для изготовления информационного слоя в дисках типа CD-R используют разные красители, которые придают диску определенный цвет (табл. 2.)

Диски RW и RAM. Слой для записи данных на оптических дисках для многократной записи (CD-RW, DVD-RW, DVD+RW, DVD-RAM) расположен между поликарбонатной подложкой и металлическим отражающим слоем (рис. 3). Информационный слой, который изготовлен из фазоинверсного материала — пленки металлического сплава (серебро, индий, сурьма или теллур), заключенной между двумя слоями диэлектрика, находится между поликарбонатной подложкой и непрозрачным или полупрозрачным слоем металла.

На этот слой при температуре выше температуры плавления фазоинверсного материала лазерный луч записывает биты (метки), за счет диэлектрических слоев происходит быстрое охлаждение фазоинверсного материала, и зона битов сохраняется в аморфном состоянии.

При нагреве этого слоя до температуры, несколько выше температуры кристаллизации, но ниже температуры плавления, происходит обратный переход вещества слоя в кристаллическое состояние и стирание записанных битов. Запись и стирание могут проводиться за один проход, при перезаписи диска.

С точки зрения материаловедения использование фазоинверсного металла в качестве информационного слоя перезаписываемых дисков можно объяснить следующим образом. Участок такого металла, в котором кристаллическая решётка идеальна, отражает кванты света почти без рассеивания, что соответствует логической единице.

Свет лазера – это электромагнитная волна и одновременно кванты, обладающие электрическим и магнитным полями. Кванты света, встретившись с большим количеством электронов идеальной кристаллической решётки, попадают в магнитные поля этих электронов, после чего кванты движутся в обратном направлении.

На тех участках фазоинверсного металла, где кристаллическая решётка деформирована (вследствие воздействия лазерным излучением более высокой мощности, чем излучение лазера при чтении диска), электронов на пути квантов света меньше и свет рассеивается (это соответствует логическому нулю).

Металлический (отражающий) слой

Металлический слой в оптических дисках отражает падающий на него пучок лучей от лазера и направляет их на фоточувствительную головку лазера. Обычно для этого слоя используют алюминий, золото или серебро (или сплав серебра). В двухслойных дисках DVD для получения полупрозрачных слоев иногда применяют кремний.

Диски RW, ROM и RAM. В дисках CD-RW, CD-ROM, DVD-RW, DVD+RW, DVD-ROM, DVD-RAM в качестве отражающего слоя используют алюминий, главным образом потому, что это дешевый и технологичный материал, который легко наносить. Алюминий окисляется при действии кислорода атмосферного воздуха или влаги. В некоторых CD-дисках, которые выпускались раньше, вследствие низкого качества соединения дискового пакета молекулы кислорода проникали внутрь него, окисляя слой алюминия и снижая его отражательную способность. Такие диски переставали считываться лучом лазера (иногда, характеризуя данное явление, говорили «диск сгнил»). Это самая главная причина деградации RОМ-дисков под воздействием окружающих факторов. А вот в случае дисков RW и RAM пленка с фазоинверсным веществом обычно разрушается быстрее, чем окисляется алюминиевая пленка.

R-диски. Для изготовления отражающего слоя в дисках CD-R, DVD-R, DVD+R применяют золото, серебро или сплав серебра. Серебро имеет чуть более высокую отражательную способность, чем золото, но из-за коррозии или под воздействием окружающей среды она снижается. Коррозия серебра происходит в результате химического взаимодействия металла с диоксидом серы (веществом, присутствующим в атмосфере и загрязняющим ее), который может проникать в диск вместе с влагой. Золото является очень стабильным металлом, устойчивым к коррозии, обеспечивающим длительный срок службы диска, но довольно дорогим материалом. Алюминий в дисках этого типа не применяют, так как он может взаимодействовать с красителем информационного слоя. Но и серебро, и золото по стабильности превосходят краситель.

Двухслойные диски DVD-ROM. Диски DVD-ROM могут иметь два отражающих металлических слоя, обеспечивающих считывание данных с двух слоев, но с одной стороны диска. По сравнению с однослойными DVD, такие двухслойные DVD обеспечивают четырехкратную вместимость контента (видео, аудио, прикладных программ). Чтобы считать данные с полностью отражающего слоя, лазерный луч должен проходить сквозь полупрозрачный металлический слой. Внешний слой металла (кремний, золото или сплав серебра) является полупрозрачным; он отражает некоторую часть лазерного потока, позволяя остальной части потока достигнуть полностью отражающего слоя (из алюминия) и отразиться в обратном направлении. Поэтому обе части лазерного потока отражаются от соответствующих поверхностей и направляются на фотодатчик, расположенный в лазерной головке, а распознается и осуществляется фокусировка лазера только на одном слое.

На рис. 4 (слева) представлена наиболее распространенная конструкция одностороннего двухслойного диска DVD, а справа — альтернативная. Разница между ними заключается в том, что в первом случае металлические слои с данными расположены на разных сторонах (половинках) диска, а во втором на одной. Луч лазера должен проходить через полупрозрачный слой металла и слой адгезива (клея), склеивающего две половинки диска, причем адгезив не должен задерживать поток света.

DVD-ROM могут быть и двухсторонними.

На рис. 5 (слева) показан двухсторонний DVD (часто это DVD-Video, на одной стороне которого записано видеоизображения в полноэкранном формате для ТВ-приемников, а с другой — в широкоэкранном формате. Если двухсторонний DVD-диск с каждой стороны имеет по два рабочих слоя, то его емкость по сравнению с однослойным и односторонним диском DVD увеличивается почти в 4 раза

Лаковый слой дисков CD

Со стороны этикетки на диски CD наносится очень тонкий слой специального лака. Назначение этого слоя — защитить металл от воздействия окружающей среды (в дисках DVD такого слоя нет). Этот слой также обеспечивает некоторую защиту при нанесении надписей или этикетировании диска. Однако CD более чувствительны к повреждению этой стороны, чем со стороны поликарбоната. Так как металлический слой находится вблизи поверхности этикетки, острые места могут легко повредить CD, деформируя металл или подвергая его воздействию окружающих условий. Некоторые растворители могут взаимодействовать с лаком, обнажать металл и реагировать с ним. Если слой металла поврежден, то луч лазера не сможет считать информацию с испорченных участков.

Иногда изготовитель вводит дополнительный слой, предназначенный для повышения устойчивости против отпечатков пальцев или появления царапин со стороны этикетки. Особенно эффективно защищает диск и слой лака, нанесенный на кромки диска. Влага, проникающая через незащищенные кромки диска способна взаимодействовать с металлом, часто это и происходило с дисками, которые выпускались раньше. Поэтому защищать кромки CD так же важно, как поверхности диска.

Дополнительный поверхностный слой

На поверхность CD и DVD может быть нанесен дополнительный этикетировочный слой, который позволяет создать поверхность для нанесения термопечати, струйной и трафаретной печати, а также такую, которая может воспринимать несколько типов печати.

Этот слой наносятся на лаковый слой CD, а в случае односторонних DVD на поликарбонатную подложку. В некоторых дисках используют еще и дополнительное покрытие для нанесения текстовой информации или логотипов. Часто кажется, что текст нанесен с помощью трафарета и не является частью покрытия или что он нанесен на отражающую поверхность металла, а не типографским способом сверху. При просмотре диска на свет он кажется полупрозрачным, так как свет проходит не только сквозь слой печати, но и через слой металла.

Слой с печатью обладает повышенной степенью чувствительности к разрушению, на него нельзя наносить надписи и следует оберегать его от царапин. Единственными местами на диске, на которые можно наносить дополнительные надписи, являются прозрачные участки около отверстия, или «зеркальная лента», так как в этих местах данные не записываются.

Немного о голографической записи информации.

Рассмотрим процесс записи и считывания голограмм на примере схемы, изображенной на рис. 6 и получившей широкое распространение благодаря наглядности и простоте, а в основном благодаря тому, что в руках исследователей появился уникальный инструмент - лазер.

При освещении любого сколь угодно сложного предмета излучением каждая точка предмета является источником вторичных (отраженных) волн, и на достаточно больших расстояниях от предмета, значительно больших, чем размеры фотопластинки, эти волны хорошо могут быть представлены в виде плоских волн. При этом каждой точке на предмете будет соответствовать МПЭВ со своим углом падения Q' на пластинку. Если плоскость фотопластинки осветить частью излучения, которое использовалось для освещения предмета (опорный пучок), то на ней образуется система полос интерференции опорного пучка и пучков, испущенных каждой точкой предмета.

Теперь достаточно экспонировать (засветить) фотопластинку и обработать химически (проявить и закрепить), для того чтобы получить голограмму нашего предмета. Голограмма эта не имеет ничего общего с фотографией, полученной обычным способом. Мы не сможем в обычном свете рассмотреть на ней ничего, кроме беспорядочной на первый взгляд картины чередования областей с различным пропусканием. Для чтения голограммы нужен опорный пучок 2, точно такой же, как и тот, что использовался и при записи. При освещении опорным пучком на каждой из совокупности записанных дифракционных решеток восстанавливается своя предметная волна, соответствующая определенной точке предмета. Поэтому, помещая глаз в любой точке пространства за голограммой, можно наблюдать совокупность изображений всех этих точек. При этом предмет воспринимается как объемное образование, потому что, перемещая глаз в плоскости, параллельной голограмме, можно видеть его изображение, которое мы смогли бы видеть рассматривая не голограмму, а оригинал.

Необходимо отметить несколько очень важных свойств голографического способа записи информации.

1.                 Голографический способ записи изображения чувствителен к фазам предметных волн, поэтому в голограмме содержится информация о расстоянии любой точки предмета до фотопластинки. Это позволяет передавать объемность предмета. На пластинке с размерами, близкими к размерам обычной фотографии, содержится информация о бесчисленном множестве изображений предмета, соответствующих его наблюдению с разных точек.

2.                 Чувствительность метода к фазам предметной волны обусловлена прежде всего тем, что записывается картина интерференции этой волны с опорной, фаза которой известна.

3.                 Восстановление предметной волны возможно с любого малого участка голограммы. Возможно на небольшом участке материала записать невероятно большое количество информации. При этом, чем больше размер участка, тем большая четкость изображения возможна.

Однако голографический способ записи не находит такого широкого применения как CD-диски из-за дороговизны такого способа записи и хранения информации. Также информацию, записанную голографией неудобно обрабатывать и изменять, а на перезаписываемых CD-дисках это делать можно много раз.

Страницы: 1, 2