3.3 Накопители на оптических и магнитооптических дисках

Запись и считывание информации в оптических накопителях производится бесконтактно с помощью лазерного луча. К таким устройствам относятся, прежде всего, накопители CD-ROM, CD-R, CD-RW, DVD и магнитооптический накопитель.

Устройства CD-ROM. В устройствах CD-ROM (Compact Disk Read-Only Memory — компакт-диск только для чтения) носителем информации является оптический диск (компакт-диск), изготавливаемый на поточном производстве с помощью штамповочных машин и предназначенный только для чтения.

Компакт-диск представляет собой прозрачный полимерный диск диаметром 12 см и толщиной 1,2 мм, на одну сторону которого напылен светоотражающий слой алюминия, защищенный от повреждений слоем прозрачного лака. Толщина напыления составляет несколько десятитысячных долей миллиметра.

Информация на диске представляется в виде последовательности впадин (питов) и выступов (их уровень соответствует поверхности диска), расположенных на спиральной дорожке, выходящей из области вблизи оси диска. На каждом дюйме (2,54 см) по радиусу диска размещается 16 тысяч витков спиральной дорожки. Емкость такого CD достигает 780 Мбайт.

Считывание информации с CD-ROM происходит с достаточно высокой скоростью, хотя и заметно меньшей, чем скорость работы накопителей на жестком диске. Диск вращается с одинаковой скоростью на всем пути лазерного луча, а скорость чтения данных меняется — на внутренних дорожках она минимальна, а на внешний — максимальна.

Записанная на компакт-диске информация в виде последовательности углублений (питов) и выступов на его поверхности бесконтактно считывается оптико-механическим лазерным блоком (головкой). Основным элементом данной системы является маломощный лазер.

Глубина пита (порядка 0,12 мкм) выбрана равной четверти длины волны лазерного луча. Поэтому световые сигналы, отраженные от дна пита и от соседних областей, сдвинуты по фазе относительно друг друга на 180°. Это вызывает гасящую интерференцию между двумя составляющими отраженного луча, что в результате приводит к модуляции по интенсивности отраженного луча. Модулированный световой сигнал с помощью оптической системы и считывающих фотодиодов преобразуется в электрический сигнал.

Фокусировка луча лазера на отражательной поверхности диска осуществляется с помощью объектива.

Таким образом, если в последовательных тактах считывания длина пути света не меняется, то и состояние светодиода остается прежним.

В результате ток через светодиод образует последовательность двоичных электрических сигналов, соответствующих сочетанию питов (впадин) и выступов на дорожке.

Различная длина оптического пути луча света в двух последовательных тактах считывания информации соответствует двоичным единицам. Одинаковая длина соответствует двоичным нолям.

CD-ROM просты и удобны в работе, имеют низкую удельную стоимость хранения данных, практически не изнашиваются, не могут быть поражены вирусами, с них невозможно случайно стереть информацию.

Накопители CD-R (CD-Recordable). Они позволяют наряду с прочтением обычных компакт-дисков записывать информацию на специальные оптические диски CD-R.

Запись на такие диски осуществляется благодаря наличию на них особого светочувствительного слоя из органического материала, темнеющего при нагревании. В процессе записи лазерный луч нагревает выбранные точки слоя, которые темнеют и перестают пропускать свет к отражающему слою, образуя участки, аналогичные впадинам.

Запись информации на диски CD-R представляет собой дешевый и оперативный способ хранения больших объемов данных.

Накопители CD-RW (CD-Re Writable). Дают возможность делать многократную запись на диск, которая производится гораздо более сложным способом. В этом случае применяется специальный комбинированный слой красителя, который при нагреве лазерным лучом способен многократно менять свои характеристики. Вещество такого слоя при этом может многократно переходить из кристаллического состояния в аморфное, и обратно.

Накопители DVD (Digital Versatile Disc, цифровой диск общего назначения). Диски DVD имеют тот же геометрический размер, что и обычные CD-ROM, но вмещают до 17 Гбайт данных. Это достигнуто благодаря уменьшению размеров углублений (питов) и ровных участков, а также расстояния между дорожками, использованию лазеров с меньшей длиной волны (635 нанометров против 780 у дисководов CD-ROM). Кроме того, DVD-диски могут иметь два слоя информации, к которым можно обращаться, регулируя положение лазерной головки, а также две рабочие поверхности.

Магнитооптический (МО) (Magneto-Optical — магнитооптический) накопитель. В МО-носителе для записи и стирания информации используется специальный магнитный слой, который реагирует как на оптическое, так и на магнитное воздействие. Запись информации осуществляется с помощью лазера, нагревающего отдельные участки слоя (соответствует питу в CD-ROM) до температуры выше 150°С, при которой может изменяться ориентация намагниченности. После этого магнитной головкой на диск записываются данные. При считывании информации вектор поляризации лазерного луча, отраженного от слоя, меняет свое направление в зависимости от ориентации намагниченного участка.

Преимуществом магнитооптического метода записи по сравнению с магнитным является независимость от внешних магнитных полей при нормальных температурах, поскольку перемагничивание возможно только при температуре выше 150°С.

Магнитооптические диски позволяют переносить большие объемы данных. Кроме того, системы рассматриваемого типа отличаются высокой степенью надежности.

Однако, в силу относительно высокой стоимости дисководов и дисков, их область применения ограничена профессиональными системами обработки графики, видеомонтажа, верстки и т. д. Магнитооптические системы также могут использоваться для решения задач резервного копирования.