7) CD, DVD, ..

Mechanika CD ROM

Optický disk se skládá z průhledného nosiče na bázi polykarbonátu o tloušťce přibližně 1,2 mm. Na jedné straně je disk opatřen reflexní vrstvou a ochranným lakem o tloušťce asi 10 mikrometrů. Reflexní vrstva je zpravidla hliníková, její tloušťka je 50 nm. Informace se ukládá ve formě miniaturních prohlubní (anglicky pits). Oblast, kde prohlubně nejsou zpravidla označujeme termínem "land". Hloubka prohlubní vzhledem k okolí je 0,12 až 0,20 mikrometru. Vrstva ochranného laku je většinou překryta nálepko komerčního charakteru.

Prohlubně jsou seřazeny do stopy (track) která postupuje ve tvaru spirály od vnitřního k vnějšímu okraji disku. Snímání se děje pomocí laserového paprsku, který prochází nosičem až k reflexní vrstvě. Ještě při vstupu do nosiče má paprsek laseru průměr asi 1 mm, ale ve výšce reflexní vrstvy má plochu o průměru 1 mikrometru (10 -6 m). Z velikosti paprsku, celkových mechanických charakteristik systému a vlnové délky používaného záření (asi 780 nm) plyne šířka stopy asi 0,6 mikrometru a odstup mezi stopami asi 1,6 mikrometru. Z těchto parametrů plyne, že na jeden milimetr se vejde 600 "závitů" stopy a její celková délka (u kotouče s průměrem 12 cm) dosahuje 6 km.

Princip optického snímání je zachycen na následujícím obrázku. Laserový impuls se přes polopropustné zrcadlo a optickou soustavu zamíří na optický disk. Pokud paprsek narazí na plochu (land), odrazí se a na polopropustném zrcadle se odkloní na fotodiodu. Pokud dopadne na prohlubeň (pit), rozptýlí se nebo se odrazí takovým způsobem, že v souhrnu dojde k interferenčnímu vyrušení. Pokud se nějaké světlo z prohlubně přece jenom dostane, má v každém případě mnohonásobné nižší intenzitu než při přímém odrazu na rovné ploše. Optika musí být elektronicky řízená - kompenzace změn vzdáleností reflexní vrstvy v důsledku rotace kotoučku.

Technologie výroby CD ROM

Výroba CD - ROM probíhá v následujících krocích:

- vytvoření matrice (mastering)

- vylisování kotoučků s pity

- naprášení reflexní vrstvy

- pokrytí této vrstvy lakem a potisk CD

Mastering - na skleněnou podložku je nanesen speciální materiál pro fotolitografický proces. Ozářená místa fotorezistu se ve vývojce rozpustí a tak vzniknou nerovnosti - pity. Na celý povrch se napaří velmi tenká vrstva stříbra, která ho učiní vodivým. Pak se galvanicky nanese 300 - 400 mikrometrů tlustá vrstva niklu. Tato vrstva se sloupne i s vrstvou stříbra. Tak vznikne první replika.

Lisování - CD ROM se lisuje na lisu s vyhřívaným pracovním prostorem. Základním materiálem je nejčastěji polykarbonát. Kotoučky se vyrábějí tlakově při teplotě okolo 300 0C.

Vytváření odrazové vrstvy - je vytvářena naprašováním na stranu kotoučku, na níž jsou vytvořeny pity. Naprašování se děje v argonové atmosféře při tlaku jednotek pascalů. Materiálem je slitina hliníku s malým obsahem mědi, ale někdy i zlato, platina nebo speciální slitiny.

Ochranná vrstva laku - nanášen lak acetonový nebo vytvrzený UV zářením.

DVD disk

Odlišnosti v záznamu dat na optické disky:

V prosinci roku 1995 byl představen nový standard optických disků – Digital Versatile Disc Read-Only Memory (DVD-ROM). Tento formát se pro svoji velkou kapacitu velmi rychle rozšířil a začal se využívat jak v počítačovém prostředí, tak i v samostatných DVD přehrávačích. Jeho maximální kapacita je 17 GB (u dvouvrstvé, oboustranné varianty). Využívá se pro přehrávání počítačových dat a multimediálních aplikací. Podobně jako jeho předchůdce CD-ROM je určený pouze pro čtení, nikoliv pro zápis. Disk DVD-ROM se vyrábí lisováním.

Za účelem dosažení vyšší kapacity se provedlo několik úprav: disk DVD umožňuje provedení záznamu i do dvou vrstev (případně i na obě strany disku – DVD mohou být oboustranné), velikosti pitů a landů jsou zde mnohem menší, zmenšila se rozteč stop, pracuje s laserovým paprskem s kratší vlnovou délkou (635 nebo 650 nm), používá jiné mechanismy pro adresaci a opravu chyb.

Na konci roku 1999 vznikl nový standard DVD, který vycházel ze standardu DVD-R, nazývaný Digital Versatile Disc Re-recordable (DVD-RW). Jedná se o standard DVD, který umožňuje čtení dat, zápis i mazání pomocí laserového paprsku o vlnové délce 635, resp. 650 nm (stejně jako jeho předchůdce DVD-R) a který umožňuje přibližně 1000 přepisovacích cyklů (přibližně stejně jako přepisovatelné CD). Využívá se zejména pro zálohování počítačových dat.

Na rozdíl od DVD je záznamová vrstva média BD umístěna blíže čtecímu laseru, pouze 0,1 mm pod povrchem média. Tloušťka polykarbonátové vrstvy se tedy snížila z 0,6 mm (DVD) na 0,1 mm. Důvodem pro toto snížení byla snaha o zabránění nežádoucího rozptylu úzkého laserového paprsku. To však vedlo k tomu, že médium BD bylo podstatně náchylnější na mechanické poškození. Proto se takové médium dodávalo se speciálním ochranným obalem nazývaným cartridge. Těmto médiím však musely být přizpůsobené i mechaniky, do kterých se vkládala. Tyto mechaniky však již nebyly použitelné pro média CD a DVD, proto se hledalo jiné řešení. V současné době se využívá speciální vrstva označovaná hard-coat, která se nanáší na vrstvu ochrannou a chrání tak médium před poškozením. Pro tato média se již používaly mechaniky, které byly zpětně kompatibilní s CD a DVD. Vlnová délka laserového paprsku je 405 nm.(modrá barva). Média BD umožňují záznam dat s kapacitou až 25 GB (mají jednu záznamovou vrstvu), příp. 50 GB (dvouvrstvá média).