Optick disky Podstata zznamu na optick disk CD

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 LOG 1, zvyšok je nemenná hodnota LOG 0.

Podstata záznamu na optický disk 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 Pri CD-diskoch sa používa na čítanie, zápis a mazanie CDmechanika 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 PIT • vyleptanie a odstránenie osvetlených častí fotovrstvy • nanesenie 0, 3 mm vrstvy striebra - negatív • elektrolytické poniklovanie (0, 3 mm ) a vznik otcovskej raznice • elektrolytické poniklovanie otcov. raznice • vytvorenie matičnej raznice poniklovaním • lisovanie do polykarbonatového nosiča PIT • nanesenie odrazovej hliníkovej fólie a ochrannej lakovej vrstvy

Štruktúra CD-ROM disku • Popisná vrstva • Ochranná vrstva ( lak ) • Reflexná vrstva ( hliník, striebro ) • Polykarbonátový substrát

Princíp čítania CD-ROM disku Popisná vrstva Reflexná vrstva Spodná strana CD 1 µm Laserový lúč Land Svetlo odrazené späť Svetlo čiastočne rozptýlené • 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 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 landom • Na výstupe fotodetektora sa objaví elektrický signál odpovedajúci svetelnému signálu • Prechod z jednej úrovne intenzity svetla ( kladnej ) do druhej úrovne ( zápornej ) predstavuje LOG 1, stála hodnota intenzity znamená hodnotu LOG 0

Princíp čítania CD-ROM disku • 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 Značka vypálená do vrstvy farbiva • Vrstva organického farbiva • Polykarbonátový substrát

Zápis a čítanie na CD-R disku 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 m. W. . . čítanie dát 4 – 8 m. W. . . zápis zákl. rýchlosťou 8 – 10 m. W. . . zápis 2 x rýchlosťou

Štruktúra CD-RW disku • Popisná vrstva • Ochranná vrstva • Reflexná vrstva • Dielektrické vrstvy • Vrstva so zmenou fázy • Polykarbonátový substrát

Zápis a čítanie na CD-RW disku • 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 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 ).

Zápis a čítanie na CD-RW disku CD-RW mechanika má laser, nastaviteľný v 3 stupňoch : • Najnižší ( 0, 5 – 1 m. W ). . čítanie dát • Stredný ( 4 – 8 m. W ). . mazanie dát • Najvyšší ( 20 m. W ). . . 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-RW majú vytvorenú tzv. preddrážku pozdĺž špirály, ktorá slúži na vedenie laserového lúča po závitovej špirále disku.

Prenosové rýchlosti CD - mechaník • • • • DRIVE SPEED TRANSFER RATE (BPS) Single-speed (1 x) 153, 600 = 150 k. B Double-speed (2 x) 307, 200 Triple-speed (3 x) 460, 800 Quad-speed (4 x) 614, 400 Six-speed (6 x) 921, 600 Eight-speed (8 x) 1, 228, 800 Ten-speed (10 x) 1, 536, 000 Twelve-speed (12 x) 1, 843, 200 Sixteen-speed (16 x) 2, 457, 600 Eighteen-speed (18 x) 2, 764, 800 Twenty-four-speed (24 x) 3, 686, 400 Thirty-two-speed (32 x) 4, 915, 200 One-hundred-speed (100 x) 15, 360, 000 CAV drives (12 x - 24 x) 1, 843, 200 - 3, 686, 400 ACCESS TIME (ms) 400 300 200 150 100 100 90 90 90 85 80 150 -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 32 x to znamená, že má na vonkajšej stope rýchlosť prístupu k dátam 32 x, avšak približujúc sa k vnútornej stope pri strede disku rýchlosť prístupu k dátam klesne na 20 x.