Optick é disky

1. Optické disky

2. 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.

3. Podstata záznamu na optický disk Podľa princípu zápisu dát delíme optické disky na : • CD-ROM ( ReadOnlyMemory ), 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 CD-mechanika s optikou, infračervený laser ( 780 nm ) s priemerom lúča asi 1 µm.

4. 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

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

6. Princíp čítania CD-ROM disku Popisná vrstva • 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 Reflexná vrstva Spodná strana CD 1 µm Laserový lúč Land Svetlo odrazené späť Svetlo čiastočne rozptýlené

7. Princíp čítania CD-ROM disku • 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 Stopa laserového lúča, snímajúca záznamovú stopu má priemer 1µm

8. 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.

9. Pod mikroskopom Vonkajší okraj CD-R disku

10. Optická hlavica s laserovou optikou

11. Štruktúra CD-R disku • Popisná vrstva • Ochranná vrstva • Reflexná vrstva • Vrstva organického farbiva • Polykarbonátový substrát Značka vypálená do vrstvy farbiva

12. Zápis a čítanie na CD-R disku • 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 Značka vypálená do vrstvy farbiva

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

14. 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 ).

15. Zápis a čítanie na CD-RW disku 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.

16. 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

17. 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.