optikai tárolók
(CD, compact disc, kompakt diszk, kompakt lemez, DVD, digital video disc, digitális video diszk, írható CD, CD-R, CD-ROM, újraírható optikai adathordozók, CD-RW)
A digitális adattárolás jelenleg egyik legelterjedtebb módja az optikai tárolás. Ezt a módszert alkalmazzák a CD (compact disc - kompakt diszk - kompakt lemez), DVD (digital video disc - digitális video diszk) esetén információk tárolására.
Nézük meg az optikai tárolás működési elvét a CD esetén.
A CD egy 12 centiméter átmérőjű, tükröző alumínium réteggel bevont polikarbonát
korong amely 700 - 900 megabyte információtárolására alkalmas.
Az ábrán
a "gyárilag másolt" CD keresztmetszete látható. Ezeknél egy negatív
"mesterlemezre" préselik rá a műanyag korongot és azután egy vékony
alumínium réteget visznek fel rá, majd arra egy védő akril lakk réteget. Erre
kerül szitanyomással a címke.
Az írható CD (CD-R) esetén a műanyag korong mindkét oldala "sima" és a polikarbonát réteg külső oldalán is található egy lakkréteg, amelyre az író lézere hozza létre az információt tároló gödröcskéket (pit).
Az újraírható CD felépítése lentebb látható.
A kiemelkedő
(az írott CD esetén bemélyedő) gödröcskék (pit) hordozzák az információt egy
fél mikron széles sávban. Köztük egy 1,6 mikron széles elválasztó sáv (land)
található.
A sima (sík) felületről a lézersugár
a síktükörre érvényes
törvényszerűségek alapján verődik vissza.
A kiálló (vagy bemélyedő) gödröcskékről nem. Ez az eltérés teszi lehetővé a
jeltárolást, kiolvasást. Működésének elve látható az alábbi animáción.
(A CD-ROM kimenetig megegyzik a számítógépes adattároló és a CD játszó.)
Ugyanígy működik a DVD is. Különbség csak az alkalmazott lézersugár hullámhosszában és ezáltal az információtárolásához szükséges gödröcskék (pit) méretében van. A DVD kiolvasó lézere "kékebb", sokkal rövidebb a hullámhossza, ezért kb. 4,5 gigabyte információ tárolására alkalmas (rétegenként).
A fentebb
említett gödröcskék (pit) és elválasztó sávok (land) úgynevezett trackekbe rendeződve
egy radiális csigavonal mentén kerülnek leolvasásra (és persze beírásra). Hasonlóan
a régi lemezjátszókhoz, csak itt belülről kifelé történik az olvasás.
A CD játszó (CD-ROM) olvassa ki az adatokat a CD-ről.
Mechanikusan egyszerű, de rendkívül precíz a szerkezete, mivel mikronnyi pontossággal
kell mozogjon.
A CD korong 200-500 percenkénti fordulatszámmal forog, attól függően, hogy melyik
tracket olvassa. Eközben egy léptető motor mozgatja az (író)olvasó fej egységet
belülről kifelé radiális irányban.
A gödröcskékre fókuszált lézersugár áthalad a polikarbonát rétegen, visszaverődik
az alumínium rétegről és egy optoelektronikai érzékelőbe jut. A sík felületről
a visszaverődés eltér a gödröcskékről történő visszaverődéstől. Ezt a különbséget
érzékeli a rendszer bitekként.
A legnehezebb feladat a trackek megfelelő követése. Az olvasó fejet pontosan kell a jelsoron tartani és fordulatonként 1,6 mikronos sebességgel mozgatni sugárirányban. Mivel a trackek radiálisan helyezkedek el a szélek felé nagyobb kerületi sebességgel mozognak, ezért a CD fordulatszámát csökkenteni kell a szélek felé haladó olvasás során.
Az audio CD játszók esetén a kiolvasott jel még egy digitális-analóg átalakítóba kerül, hogy a hangszórókra analóg jel kerülhessen.
Léteznek újraírható optikai adathordozók (CD-RW) (re-writable) is. Az adatrögzítés elve ugyanaz, mint az előbb említett esetben. Az eltérő optikai tulajdonságú rétegeket azonban ez esetben két szigetelő réteg között elhelyezett fázisváltó ötvözet biztosítja. Ennek fénytörőképessége módosítható. Viszonylag nagy teljesítményű lézer alkalmazása esetén, az ötvözet fázisváltozása eltérő fénytörési tulajdonságot okoz, ezáltal létrehozhatók az eltérő visszaverőképességű gödröcskék (Pit) és az elválasztó területek (Land). A többi ugyanúgy működik.
Az információtárolás témakörével szemléletesen foglalkozom az Érdekességeknél
a Az információ tárolásának
története (... a kőbevéséstől a nanotechnológiáig ...) részben.