75378

ПРИНЦИПЫ ЗАПИСИ ИНФОРМАЦИИ НА КОМПАКТ-ДИСКЕ И ЕЕ СЧИТЫВАНИЯ

Лекция

Коммуникация, связь, радиоэлектроника и цифровые приборы

Этапы производства оптических дисков фотолитография процесс изготовления штампа диска. Считывание информации с поверхности диска Принцип считывания информации: регистрация изменения мощности отражённого света. Различие между дисками только для чтения и дисками однократной многократной записи заключается в способе формирования питов.

Русский

2015-01-12

281 KB

5 чел.

ПРИНЦИПЫ ЗАПИСИ ИНФОРМАЦИИ НА КОМПАКТ-ДИСКЕ

И ЕЕ СЧИТЫВАНИЯ

Структура компакт-диска

1 – отражающая поверхность, 2 – защитный слой, 3 – информационный слой, 5 – пит, 6 – поверхность компакт-диска

АСМ-изображение поверхности CD-диска

Информация на диске записывается в виде спиральной дорожки из питов ( pit — углубление), выдавленных в поликарбонатной основе. Каждый пит имеет примерно 100 нм в глубину и 500 нм в ширину. Длина пита варьируется от 850 нм до 3,5 мкм. Промежутки между питами называются лендом (land — пространство, основа). Шаг дорожек в спирали составляет 1,6 мкм.

Этапы производства оптических дисков

  1.  фотолитография — процесс изготовления штампа диска. На стеклянный диск наносится слой фоторезиста, на который производится запись информации. Фоторезист — полимерный светочувствительный материал, который под действием света изменяет свои физико-химические свойства.
  2.  запись информации. Запись производится лазерным лучом, мощность которого модулируется записываемой информацией. Для создания пита мощность лазера повышается, что приводит к разрушению химических связей молекул фоторезиста, в результате чего он «задубевает».
  3.  проявка фоторезиста. Поверхность фоторезиста подвергается травлению (кислотному, щелочному, плазменному), при котором удаляются те области фоторезиста, которые не были экспонированы лазерным лучом.
  4.  гальванопластика. Проявленный стеклянный мастер-диск помещается в гальваническую ванну, где на его поверхность производится электролитическое осаждение тонкого слоя никеля.
  5.  штамповка дисков методом литья под давлением с использованием полученного штампа.
  6.  напыление зеркального металлического (алюминий, золото, серебро и др.) слоя на информационный слой.
  7.  нанесение защитного лака.

Считывание информации с поверхности диска

Принцип считывания информации: регистрация изменения мощности отражённого света. 

Обычные DVD и CD используют красный и инфракрасный лазеры с длиной волны 650 нм и 780 нм соответственно (635 нм для DVD-R for Authoring). Лазерный луч фокусируется на информационном слое в пятно диаметром ~1,2 мкм. Если пучок света сфокусирован между питами (на ленде), то фотодиод регистрирует максимальный сигнал. В случае, если свет попадает на пит, фотодиод регистрирует ме́ньшую интенсивность света.

Различие между дисками «только для чтения» и дисками однократной/многократной записи заключается в способе формирования питов. В случае диска «только для чтения» питы представляют собой рельефную структуру (фазовую дифракционную решетку), причём оптическая глубина каждого пита чуть меньше четверти длины волны излучения лазера, что приводит к разнице фаз в между светом, отражённым от пита и светом, отражённым от ленда. В результате в плоскости фотоприёмника наблюдается эффект деструктивной интерференции, который приводит к снижению уровня сигнала.

В случае CD-R/RW пит представляет собой область с бо́льшим поглощением света, нежели ленд (амплитудная дифракционная решетка). В результате фотодиод также регистрирует снижение интенсивности отражённого от диска света. Длина пита изменяет как амплитуду, так и длительность регистрируемого сигнала.

В технологии Blu-ray для чтения и записи используется сине-фиолетовый лазер с длиной волны 405 нм. Переход к меньшей длине волны позволил сузить дорожку вдвое по сравнению с обычным DVD-диском (до 0,32 мкм) и увеличить плотность записи данных.

Более короткая длина волны фиолетового лазера позволяет хранить больше информации на 12-сантиметровых дисках того же размера. Эффективный «размер пятна», на котором лазер может сфокусироваться, ограничен дифракцией и зависит от длины волны света и числовой апертуры линзы, используемой для его фокусировки. Уменьшение длины волны, использование числовой апертуры (0,85, в сравнении с 0,6 для DVD), высококачественной двухлинзовой системы, а также уменьшение толщины защитного слоя (0,1 мм вместо 0,6 мм) предоставило возможность проведения более качественного и корректного течения операций чтения/записи. Это позволило записывать информацию в меньшие точки на диске и хранить больше информации в физической области диска (емкость 25 Гб), а также увеличить скорость считывания до 432 Мбит/с.

Слежение за точкой фокусировки луча и его движением

по информационной дорожке.

Лазерный пучок расщепляется дифракционной решеткой на средний луч и два боковых луча. Отраженные от диска лучи регистрируются  фотодиодной матрицей, имеющей 6 фоточувствительных элементов: AF


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

64225. Элементарная сенсорная психика. Низший уровень психического развития. Характеристика сенсомоторной активности простейших 30 KB
  На низшем уровне психического развития находится довольно большая группа животных. Движения простейших отличаются большим разнообразием. Локомоция простейших осуществляется в виде кинезов элементарных инстинктивных движений.
64226. Общая характеристика психической активности простейших 27.5 KB
  Наряду с этим у простейших встречаются и элементы допсихического отражения простая раздражимость характерная для растений. У простейших встречаются разнообразные формы передвижения в водной среде но только на самом примитивном уровне инстинктивного поведения кинезов.
64227. Высший уровень развития элементарной сенсорной психики. Нервная система как фактор усложнения психической деятельности животных 26 KB
  Усложнение структуры организма обусловило возникновение нервной системы которая осуществляет координацию деятельности этих многоклеточных образований.
64228. Органы чувств и сенсорные способности низших многоклеточных беспозвоночных 28 KB
  Предполагается что первичные органы чувств вообще обладали лишь общей присущей всей живой материи чувствительностью но в повышенной степени. Согласно приведённой гипотезе все органы чувств многоклеточных животных развились из наименее дифференцированных осязательных рецепторов.
64229. Общая характеристика моторной активности низших многоклеточных беспозвоночных 25.5 KB
  Большинство же червей ползают и роются в придонном иле проглатывая его вместе с органическими остатками или собирают с поверхности дна мелких животных и мёртвые организмы. У кольчатых червей впервые в эволюции животного мира появляются настоящие парные конечности...
64230. Таксисы у низших беспозвоночных 26 KB
  Кюн выделил следующие категории высших таксисов которые в полной мере развиты лишь у высших животных: тропотаксисы телотаксисы менотаксисы и мнемотаксисы. Низшим беспозвоночным свойственны в разной степени только первые три формы высших таксисов. Особенно значимы эти два вида таксисов для хищников.
64231. Характеристика моторной активности животных с низшим уровнем развития перцептивной психики (на примере насекомых) 24 KB
  Членистоногие являются первыми наземными животными в истории Земли. Переход на сушу был сопряжён с развитием особых органов передвижения – конечностей в виде сложных рычагов, состоящих из отдельных, соединённых суставами, члеников.
64232. Характеристика сенсорной активности животных с низшим уровнем развития перцептивной психики (на примере насекомых) 28 KB
  Дело в том что зрительные рецепторы у насекомых очень лабильны и за единицу времени у них формируется больше последовательных образов чем у позвоночных. Таким образом характеризуя способности насекомых также как и головоногих моллюсков к оптическому...
64233. Таксисы 24.5 KB
  Насекомые обладают всеми примитивными формами таксисов особенно на стадии личинок хемотаксисы фототаксисы клинотаксисы и так далее однако у взрослых насекомых чаще всего встречаются чётко выраженные высшие таксисы.