10. Оптичні накопичувачі інформації в кіт. Класифікація, основні характеристики і принцип дії накопичувачів інформації.

МО-привод (Magneto-Optical - магнитооптический) представляет собой накопитель информации, в основу которого положен магнитный носитель с оптическим (лазерным) управлением.

Принципиальное устройство всех видов магнитооптических дисков одинаково. Наибольшее различие состоит в том, что некоторые диски имеют две рабочие поверхности, а некоторые – одну. Принципиальное строение одностороннего магнитооптического диска показано на рис. 1.

Поверхность магнитооптического диска покрыта сплавом, свойства которого меняются как под воздействием тепла, так и под воздействием магнитного поля. Если нагреть диск сверх некоторой температуры, то становится возможным изменение магнитной поляризации посредством небольшого магнитного поля. На этом свойстве основаны технологии чтения и записи магнитооптических дисков.

При записи лазер направляется на битовую ячейку, в которую должна быть произведена запись, и нагревает ее до так называемой точки Кюри (большинство применяемых сплавов приходят в это состояние при температуре около 200⁰). В точке Кюри резко падает магнитная проницаемость, и изменение магнитного состояния частиц может быть произведено относительно небольшим по величине магнитным полем. Поле переводит все битовые ячейки в одинаковое состояние. При этом стирается вся информация, имевшаяся на диске.

Затем направление магнитного поля меняется на противоположное, а лазер включается в те моменты, когда нужно изменить ориентацию его частиц в битовой ячейке (значение бита). Потом сплав охлаждается, и частицы его застывают в новом положении.

При чтении применяют лазерный луч более низкой мощности (примерно на 25%), чем при записи. Отраженный свет попадает на светочувствительный элемент, который определяет направление поляризации. В зависимости от этого направления светочувствительный элемент посылает двоичную единицу или двоичный ноль контроллеру МО-дисковода.

Информация на диске записывается в виде спиральной дорожки из питов (англ. 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 (англ. land — пространство, основа). Шаг дорожек в спирали составляет 1,6 мкм.

Различают диски только для чтения («алюминиевые»), CD-R — для однократной записи, CD-RW — для многократной записи. Диски последних двух типов предназначены для записи на специальных пишущих приводах. В некоторых CD-плеерах и музыкальных центрах такие диски могут не воспроизводиться (в последнее время все производители бытовых музыкальных центров и CD-плееров включают в свои устройства поддержку чтения CD-R/RW).

Магнитооптический диск

Второе поколение оптических дисков

DVD

носитель информации, выполненный в виде диска, внешне схожий с компакт-диском, однако имеющий возможность хранить бо́льший объём информации за счёт использования лазера с меньшей длиной волны, чем для обычных компакт-дисков. Для считывания и записи DVD используется красный лазер с длиной волны 650 нм.DVD по структуре данных бывают четырёх типов: DVD-видео, DVD-Audio ,DVD-, смешаное содержимое. В отличие от компакт-дисков, в которых структура аудиодиска принципиально отличается от диска с данными, в DVD всегда используется файловая система UDF (для данных может быть использована ISO 9660). DVD-видеодиски, для которых существует требование «быть проигранным на бытовых проигрывателях», используют ту же файловую систему UDF, но с рядом ограничений (документ ECMA-167) — например, не допускается фрагментация файлов. MiniDisc

Digital Multilayer Disk

DataPlay

Fluorescent Multilayer Disc

GD-ROM

Universal Media Disc

Третье поколение оптических дисков

Blu-ray Disc формат оптического носителя, используемый для записи с повышенной плотностью и хранения цифровых данных, включая видео высокой чёткости. Первый прототип нового носителя был представлен в октябре 2000 года.

Blu-ray (букв. «синий луч») получил своё название от использования для записи и чтения коротковолнового (405 нм) «синего» (технически сине-фиолетового) лазера. Буква «e» была намеренно исключена из слова «blue», чтобы получить возможность зарегистрировать торговую марку, так как выражение «blue ray» является часто используемым и не может быть зарегистрировано как торговая марка.

С момента появления формата в 2006 году и до начала 2008 года у Blu-ray существовал серьёзный конкурент — альтернативный формат HD DVD. В течение двух лет многие крупнейшие киностудии, которые изначально поддерживали HD DVD, постепенно перешли на Blu-ray.

HD DVD

технология записи оптических дисков, разработанная компанией Toshiba, NEC и Sanyo. HD DVD (как и Blu-ray Disc) использует диски стандартного размера (120 миллиметров в диаметре) и сине-фиолетовый лазер с длиной волны 405 нм.

19 февраля 2008 года компания Toshiba объявила о прекращении поддержки технологии HD DVD в связи с решением положить конец войне форматов. Однослойный диск HD DVD имеет ёмкость 15 GB, двухслойный — 30 GB. Toshiba также анонсировала трёхслойный диск, который может хранить до 45 GB данных. Это меньше, чем ёмкость основного соперника Blu-ray, который поддерживает 25 GB на один слой и 100 GB на четыре слоя. Оба формата используют одни и те же методики сжатия видео: MPEG-2, Video Codec 1 (VC-1, базируется на формате Windows Media 9) и H.264. Важным фактором привлекательности HD DVD по сравнению с Blu-ray является также тот факт, что большая часть оборудования для производства DVD может быть переоснащена для производства HD DVD, так как использует ту же технологию производства.

Четвертое поколение оптических дисков Holographic Versatile Disc

разрабатываемая перспективная технология производства оптических дисков, которая предполагает значительно увеличить объём хранимых на диске данных по сравнению с Blu-Ray и HD DVD. Она использует технологию, известную как голография, которая использует два лазера: один — красный, а второй — зелёный, сведённые в один параллельный луч. Зелёный лазер читает данные, закодированные в виде сетки с голографического слоя близкого к поверхности диска, в то время как красный лазер используется для чтения вспомогательных сигналов с обычного компакт-дискового слоя в глубине диска. Вспомогательная информация используется для отслеживания позиции чтения, наподобие системы CHS в обычном жёстком диске. На CD или DVD эта информация внедрена в данные.

Принцип действия этой установки заключается в чтении голографического «изображения» в какой-либо газовой среде с помощью лазера. Само же изображение создаётся при помощи двух когерентных (одинаковых по всем параметрам, таким как частота, длина волны, фаза и т. д.) лазерных лучей, один из которых несущий, или опорный, и не несет с собой никаких данных, а второй — проходит через модулятор информации, так называемый пространственный модулятор света, после чего при пересечении этих двух лучей в зоне интерференции возникает голографическое изображение, которое и записывается на носитель

Вся прелесть этого способа хранения информации заключается в том, что данные можно записывать не в двухмерном виде, а в трехмерном. То есть при считывании возникает голограмма, площадь которой больше, чем площадь поверхности носителя, на которую она записана, в несколько раз