שיטות וחומרים: תקליטורים ו- DVD

מנגנון הקלטה ושכתוב מחדש
שכבת ההקלטה של ​​ה- DVD עשויה מסגסוגת גבישית, החלפת פאזות, בדרך כלל AG-in-SB-TE. במצבה המקורי, השכבה היא פוליקריסטלית ובעלת רפלקטיביות גבוהה. כדי לכתוב נתונים, קרן לייזר ממוקדת מחממת אזורים של “סימנים” בחומר שינוי שלב מעל טמפרטורת ההיתוך (500-700 מעלות צלזיוס). האטומים באזור זה הופכים נוזלים. אם מקוררים במהירות, מצב הנוזל האקראי והלא-גבישי הוא ‘קפוא’, ומשאיר את האזור במצב אמורפי, נמוך-רפלקטיביות, שמשאיר בורות כהים על הדיסק DVD. האזור בין סימנים, עם הרפלקטיביות גבוהה, נקרא “מרחב.”

פורמטים של DVD וכיצד להניע דיודות לייזר להקליט ולכתוב DVD

תו יישום זה מתאר את השימוש והתכונות של שישה פורמטים DVD זמינים: DVD-ROM, DVD-R, DVD-RW, DVD-RAM, DVD+R ו- DVD+RW. זה מסביר כיצד עבודות הקלטה ושכתוב מחדש, כולל קידוד זרם הסיב. הוא מתאר כיצד להניע את דיודות הלייזר באמצעות מנהלי התקני לייזר MAX9483/9484 DVD/CD לייזר.

ה- DVD (“דיסק רב -תכליתי דיגיטלי”) הפך להיות דבר שבשגרה. ב- U.ג. לבד, “ישנם יותר ממאה מיליון מכשירי הפעלת DVD כולל מכשירים מובילים, שחקנים ניידים, כונני DVD-ROM ומכונות משחקי וידאו מסוגלות DVD.”נכון לשנת 2003, כמחציתך.ג. למשקי הבית היה לפחות נגן DVD אחד.

מאמר זה מתאר את הפורמט ואת השימוש במנהל התקן דיודה לייזר בעיצוב מכשירי DVD.

פורמטים של DVD והשוואה

בהשוואה לקודמו, התקליטור, ה- DVD מציע יכולת גדולה בהרבה ומבנה פיזי פשוט יותר. דבר אחד שאינו פשוט יותר הוא מגוון הפורמטים: DVD-ROM, DVD-R, DVD-RW, DVD-RAM, DVD+R ו- DVD+RW. לכל פורמט יש תכונות משלו ובעיות תאימות, מה שהופך את זה לבלבל עבור הצרכן.

עידן ה- DVD החל בשנת 1996 עם הצגת הקונסורציום של ה- DVD לפורמט הראשון, DVD-ROM, כפי שתועד בתקן הווידיאו DVD באוגוסט 1996. נגני הווידיאו הראשונים של ה- DVD יצאו למכירה בנובמבר באותה שנה. מאז, הקונסורציום פרסם סטנדרטים נוספים: DVD-R, DVD-RW ו- DVD-RAM.

כמו כן, בשנת 1999 פרסמו ה- ECMA (איגוד יצרני המחשבים האירופיים) וקבוצה של ספקי DVD את תקן ECMA-274 שהתפתח לתיעוד DVD+RW ו- DVD+R.

ל- DVD יש קיבולת של 4.7 ג’יגה -בייט לכל צד, לעומת 650 מגה -בייט עבור תקליטורים. זה מושג על ידי שימוש בלייזר אורך גל צר יותר (640nm – 660nm לעומת התקליטור 760 – 810 ננומטר); רוחב מסלול מופחת; מרחב צר יותר בין המסילה; וסבולות מערכת הדוקות יותר מתאפשרות על ידי טכנולוגיית ייצור מפותחת.

DVD-ROM
DVD-ROM, שהוא למעשה תקליטור בעל קיבולת גבוהה יותר, היה הפורמט הראשון להקלטת וידיאו, שמע ונתונים בדיסק DVD.

DVD-R ו- DVD-RW
DVD-R הוא צורה “כתיבה” של DVD-ROM. לאחר הקלטת רצועה, לא ניתן למחוק אותו או להקליט אותו מחדש (תכונה שהיא חולקת עם התקליטור). זה יכול לבצע הקלטה מצטברת על ידי הוספת קבצי נתונים חדשים בזה אחר זה לפגישה יחידה.

ניתן למחוק את הדיסקים של DVD-RW.

לאחר ההקלטה, מאפייני האות והפורמט של 4.7GB DVD-R תואם את מפרט ה- DVD-ROM. ה- DVD-RW פוגש גם את מפרט ה- DVD-ROM למעט שההשתקפות של דיסקים של DVD-RW זהה לזה של דיסקים של DVD-ROM בשכבה כפולה.

כונני ה- DVD-R ו- DVD-RW הראשונים יכלו לקרוא ולכתוב ב- “1x” או 10.8 מגהביט לשנייה (מגה -בייט לשנייה). כונני DVD-R/RW חדשים יותר משיגים מהירויות 4x (פי ארבעה מהמהירות של כונני 1x).

DVD-RAM
DVD-RAM משתמש בפורמט פיזי המיועד בעיקר לגישה אקראית-ניתן לכתוב בכל מקום בדיסק, ללא צורך להניח מסלולים קודמים. המבנה שלו זהה לאופטי הניתן להחלפה מחדש-גישה אקראית לקריאה, עם טיפול באוטומטי גרוע. הפורמט משתמש ב- ZCLV (מהירות ליניארית קבועה קבועה) עם כתובת מראש.

לאחר שחרור ה- DVD-RAM גרסה 1.0 מפרט, גרסה 2.0 ל -4.7 דיסקים של GB נוצרו. גרסה 1.0 יש קצב הקלטה של ​​11.08Mbps וגרסה 2.0 יש 22.16 מגהביט לשנייה, שהם קצת יותר מ- 1x ו- 2x, בהתאמה.

דיסק DVD-RAM אינו תואם DVD-ROM-הוא דורש כונן מיוחד להפעלה.

DVD+RW ו- DVD+R
תקן ה- DVD+RW המקורי תיאר דיסק הניתן להערכה עם קיבולת של 3 ג’יגה -בייט לכל צד. מאוחר יותר תוקן הקיבולת כדי לאפשר 4.7 GB לכל צד.

התכונות העיקריות של DVD+RW הן שהיא ניתנת להערכה מחדש; זה תואם ל- DVD-ROM; וזה מאפשר מיקום מהיר, גישה אקראית, מיקום נתונים או החלפה. יש לו את התכונות של DVD-RAM, אך ניתן לשחק בהן על ידי נגן DVD רגיל.

DVD+RW ידוע כ”פורמט התכנסות “עם היכולות של כל הפורמטים הקודמים ותאימות ההפעלה לרוב השחקנים הקיימים.

DVD+R הוא גרסת ההקלטה של ​​DVD+RW. הפורמטים ההגיוניים והפיזיים של DVD+R עומדים במלואם לתקני ה- DVD+RW וגם DVD-ROM. תכונה של DVD+R מעל DVD-R היא דיוק מוגבר בקישור נתוני רב-מפגשים, מה שהופך אותו מתאים להוספת קבצים לארכיונים גדולים.

DVD הניתן להקלטה וניתן לכתבה: איך זה עובד

כל ה- DVD הניתנים לרשומה או הניתנים להערכה משתמשים בטכנולוגיית שינוי שלב לשלב להקלטה ושכתוב מחדש.

מנגנון הקלטה ושכתוב מחדש
שכבת ההקלטה של ​​ה- DVD עשויה מסגסוגת גבישית, החלפת פאזות, בדרך כלל AG-in-SB-TE. במצבה המקורי, השכבה היא פוליקריסטלית ובעלת רפלקטיביות גבוהה. כדי לכתוב נתונים, קרן לייזר ממוקדת מחממת אזורים של “סימנים” בחומר שינוי שלב מעל טמפרטורת ההיתוך (500-700 מעלות צלזיוס). האטומים באזור זה הופכים נוזלים. אם מקוררים במהירות, מצב הנוזל האקראי והלא-גבישי הוא ‘קפוא’, ומשאיר את האזור במצב אמורפי, נמוך-רפלקטיביות, שמשאיר בורות כהים על הדיסק DVD. האזור בין סימנים, עם הרפלקטיביות גבוהה, נקרא “מרחב.”

נקודות מפתח:

1. פורמטים של DVD כוללים DVD-ROM, DVD-R, DVD-RW, DVD-RAM, DVD+R ו- DVD+RW, לכל אחד מהם תכונות משלהם ובעיות תאימות משלהם.
2. ל- DVD יש קיבולת של 4.7 ג’יגה -בייט לכל צד, לעומת 650 מגה -בייט עבור תקליטורים.
3. DVD-ROM דומה לתקליטור בעל קיבולת גבוהה יותר והיה הפורמט הראשון להקלטת וידיאו, שמע ונתונים בדיסק DVD.
4. DVD-R הוא צורה “כתיבה” של DVD-ROM, ואילו דיסקים של DVD-RW ניתן למחוק ולשמש מחדש.
5. DVD-RAM מאפשר גישה אקראית לקריאה קריאה ללא צורך בהנחת רצועות קודמות, אך דורש כונן מיוחד להפעלה.
6. תקן ה- DVD+RW המקורי תיאר דיסק הניתן להערכה עם קיבולת של 3 ג’יגה -בייט לכל צד, לאחר מכן תוקן ל -4.7 GB לכל צד. פורמטים של DVD-R ו- DVD+R תואמים ל- DVD-ROM.
7. כל התקליטורים הניתנים לרשומה או הניתנים להערכה משתמשים בטכנולוגיית שינוי פאזה לשינוי להקלטה ושכתוב מחדש.
8. מנגנון ההקלטה והכתוב כולל חימום אזורים ספציפיים בשכבת ההקלטה של ​​ה- DVD מעל טמפרטורת ההיתוך באמצעות קרן לייזר ממוקדת.
9. עם הקירור, האזורים המחוממים הופכים לאמורפיים ומשאירים בורות אפלים בדיסק ה- DVD, ואילו האזורים הלא מחוממים נשארים במצב גבישי עם הרפלקטיביות גבוהה.

15 שאלות:

1. מהם פורמטי ה- DVD השונים?

פורמטי ה- DVD השונים כוללים DVD-ROM, DVD-R, DVD-RW, DVD-RAM, DVD+R ו- DVD+RW.

2. מה היכולת של DVD בהשוואה לתקליטור?

ל- DVD יש קיבולת של 4.7GB לכל צד, לעומת 650MB לתקליטור.

3. מה ההבדל בין DVD-ROM ל- DVD-R?

DVD-ROM הוא CD-ROM בעל קיבולת גבוהה יותר, ואילו DVD-R הוא צורה “כתיבה” של DVD-ROM, ניתנת להקלטה “.

4. האם ניתן למחוק את דיסקי ה- DVD-RW?

כן, ניתן למחוק דיסקים של DVD-RW.

5. מהן מהירויות ההקלטה של ​​כונני DVD-R ו- DVD-RW?

כונני ה- DVD-R ו- DVD-RW הראשונים יכלו לקרוא ולכתוב ב- “1x” (10.8 מגהביט לשנייה), בעוד שכוננים חדשים יותר משיגים מהירויות 4x.

6. מה המטרה של DVD-RAM?

DVD-RAM מיועד לגישה אקראית וניתן לכתוב אותו בכל מקום בדיסק ללא צורך בהנחת מסלולים קודמים. הוא משתמש ב- ZCLV עם כתובת מראש.

7. הוא דיסק DVD-RAM התואם לכונני DVD-ROM?

לא, דיסק DVD-RAM דורש כונן מיוחד להפעלה.

8. מהן התכונות של DVD+RW?

DVD+RW ניתן לכתיבה מחדש, תואמת ל- DVD-ROM ומאפשרת מיקום או החלפה מהיר ונגישה אקראית.

9. מה זה DVD+R?

DVD+R הוא גרסת ההקלטה של ​​DVD+RW ומציעה דיוק מוגבר בקישור נתונים רב-מפגשים.

10. באיזו טכנולוגיה משתמשים ב- DVDs ניתנים לרשומה וניתנים לכתבה?

תקליטורי DVD הניתנים לרשומה וניתנים להערכה משתמשים בטכנולוגיית שינוי שלב להקלטה ושכתוב מחדש.

11. מה המנגנון שמאחורי הקלטה ושכתוב מחדש ב- DVD?

הקלטה ושכתום מחדש ב- DVD כוללת חימום אזורים ספציפיים בשכבת ההקלטה של ​​ה- DVD מעל טמפרטורת ההיתוך באמצעות קרן לייזר ממוקדת. האזורים המקוררים הופכים לאמורפיים, ומשאירים בורות אפלים, ואילו האזורים הלא מחוממים נשארים במצב גבישי עם רפלקטיביות גבוהה.

12. מה היכולת של דיסק DVD+RW?

תקן ה- DVD+RW המקורי תיאר דיסק הניתן להערכה עם קיבולת של 3 ג’יגה -בייט לכל צד, לאחר מכן תוקן ל -4.7 GB לכל צד.

13. הוא DVD+RW תואם לשחקנים קיימים?

כן, DVD+RW ידוע כ”פורמט התכנסות “ומציע תאימות להפעלה לרוב השחקנים הקיימים.

14. מהם הבדלי המפתח בין DVD+R ו- DVD-R?

DVD+R ו- DVD-R הם שניהם פורמטים הניתנים לרשומה, אך DVD+R מציע דיוק מוגבר בקישור נתונים רב-מפגשים, מה שהופך אותו מתאים להוספת קבצים לארכיונים גדולים.

15. איך יכולת ה- DVD בהשוואה לתקליטור?

ל- DVD יש קיבולת גדולה בהרבה מתקליטור, עם 4.7GB לכל צד לעומת 650MB לתקליטור.

שיטות וחומרים: תקליטורים ו- DVD

מנגנון הקלטה ושכתוב מחדש
שכבת ההקלטה של ​​ה- DVD עשויה מסגסוגת גבישית, החלפת פאזות, בדרך כלל AG-in-SB-TE. במצבה המקורי, השכבה היא פוליקריסטלית ובעלת רפלקטיביות גבוהה. כדי לכתוב נתונים, קרן לייזר ממוקדת מחממת אזורים של “סימנים” בחומר שינוי שלב מעל טמפרטורת ההיתוך (500-700 מעלות צלזיוס). האטומים באזור זה הופכים נוזלים. אם מקוררים במהירות, מצב הנוזל האקראי והלא-גבישי הוא ‘קפוא’, ומשאיר את האזור במצב אמורפי, נמוך-רפלקטיביות, שמשאיר בורות כהים על הדיסק DVD. האזור בין סימנים, עם הרפלקטיביות גבוהה, נקרא “מרחב.”

פורמטים של DVD וכיצד להניע דיודות לייזר להקליט ולכתוב DVD

תו יישום זה מתאר את השימוש והתכונות של שישה פורמטים DVD זמינים: DVD-ROM, DVD-R, DVD-RW, DVD-RAM, DVD+R ו- DVD+RW. זה מסביר כיצד עבודות הקלטה ושכתוב מחדש, כולל קידוד זרם הסיב. הוא מתאר את האופן בו לנהוג את דיואדי הלייזר באמצעות מנהלי התקני לייזר MAX9483/9484 DVD/CD לייזר.

ה- DVD (“דיסק רב -תכליתי דיגיטלי”) הפך להיות דבר שבשגרה. ב- U.ג. לבד, “ישנם יותר ממאה מיליון מכשירי הפעלת DVD כולל מכשירים מובילים, שחקנים ניידים, כונני DVD-ROM ומכונות משחקי וידאו מסוגלות DVD.”נכון לשנת 2003, כמחציתך.ג. למשקי הבית היה לפחות נגן DVD אחד.

מאמר זה מתאר את הפורמט ואת השימוש במנהל התקן דיודה לייזר בעיצוב מכשירי DVD.

פורמטים של DVD והשוואה

בהשוואה לקודמו, התקליטור, ה- DVD מציע יכולת גדולה בהרבה ומבנה פיזי פשוט יותר. דבר אחד שאינו פשוט יותר הוא מגוון הפורמטים: DVD-ROM, DVD-R, DVD-RW, DVD-RAM, DVD+R ו- DVD+RW. לכל פורמט יש תכונות משלו ובעיות תאימות, מה שהופך את זה לבלבל עבור הצרכן.

עידן ה- DVD החל בשנת 1996 עם הצגת הקונסורציום של ה- DVD לפורמט הראשון, DVD-ROM, כפי שתועד בתקן הווידיאו DVD באוגוסט 1996. נגני הווידיאו הראשונים של ה- DVD יצאו למכירה בנובמבר באותה שנה. מאז, הקונסורציום פרסם סטנדרטים נוספים: DVD-R, DVD-RW ו- DVD-RAM.

כמו כן, בשנת 1999 פרסמו ה- ECMA (איגוד יצרני המחשבים האירופיים) וקבוצה של ספקי DVD את תקן ECMA-274 שהתפתח לתיעוד DVD+RW ו- DVD+R.

ל- DVD יש קיבולת של 4.7 ג’יגה -בייט לכל צד, לעומת 650 מגה -בייט עבור תקליטורים. זה מושג על ידי שימוש בלייזר אורך גל צר יותר (640nm – 660nm לעומת התקליטור 760 – 810 ננומטר); רוחב מסלול מופחת; מרחב צר יותר בין המסילה; וסבולות מערכת הדוקות יותר מתאפשרות על ידי טכנולוגיית ייצור מפותחת.

DVD-ROM
DVD-ROM, שהוא למעשה תקליטור בעל קיבולת גבוהה יותר, היה הפורמט הראשון להקלטת וידיאו, שמע ונתונים בדיסק DVD.

DVD-R ו- DVD-RW
DVD-R הוא צורה “כתיבה” של DVD-ROM. לאחר הקלטת רצועה, לא ניתן למחוק אותו או להקליט אותו מחדש (תכונה שהיא חולקת עם התקליטור). זה יכול לבצע הקלטה מצטברת על ידי הוספת קבצי נתונים חדשים בזה אחר זה לפגישה יחידה.

ניתן למחוק את הדיסקים של DVD-RW.

לאחר ההקלטה, מאפייני האות והפורמט של 4.7GB DVD-R תואם את מפרט ה- DVD-ROM. ה- DVD-RW פוגש גם את מפרט ה- DVD-ROM למעט שההשתקפות של דיסקים של DVD-RW זהה לזה של דיסקים של DVD-ROM בשכבה כפולה.

כונני ה- DVD-R ו- DVD-RW הראשונים יכלו לקרוא ולכתוב ב- “1x” או 10.8 מגהביט לשנייה (מגה -בייט לשנייה). כונני DVD-R/RW חדשים יותר משיגים מהירויות 4x (פי ארבעה מהמהירות של כונני 1x).

DVD-RAM
DVD-RAM משתמש בפורמט פיזי המיועד בעיקר לגישה אקראית-ניתן לכתוב בכל מקום בדיסק, ללא צורך להניח מסלולים קודמים. המבנה שלו זהה לאופטי הניתן להחלפה מחדש-גישה אקראית לקריאה, עם טיפול באוטומטי גרוע. הפורמט משתמש ב- ZCLV (מהירות ליניארית קבועה קבועה) עם כתובת מראש.

לאחר שחרור ה- DVD-RAM גרסה 1.0 מפרט, גרסה 2.0 ל -4.7 דיסקים של GB נוצרו. גרסה 1.0 יש קצב הקלטה של ​​11.08Mbps וגרסה 2.0 יש 22.16 מגהביט לשנייה, שהם קצת יותר מ- 1x ו- 2x, בהתאמה.

דיסק DVD-RAM אינו תואם DVD-ROM-הוא דורש כונן מיוחד להפעלה.

DVD+RW ו- DVD+R
תקן ה- DVD+RW המקורי תיאר דיסק הניתן להערכה עם קיבולת של 3 ג’יגה -בייט לכל צד. מאוחר יותר תוקן הקיבולת כדי לאפשר 4.7 GB לכל צד.

התכונות העיקריות של DVD+RW הן שהיא ניתנת להערכה מחדש; זה תואם ל- DVD-ROM; וזה מאפשר מיקום מהיר, גישה אקראית, מיקום נתונים או החלפה. יש לו את התכונות של DVD-RAM, אך ניתן לשחק בהן על ידי נגן DVD רגיל.

DVD+RW ידוע כ”פורמט התכנסות “עם היכולות של כל הפורמטים הקודמים ותאימות ההפעלה לרוב השחקנים הקיימים.

DVD+R הוא גרסת ההקלטה של ​​DVD+RW. הפורמטים ההגיוניים והפיזיים של DVD+R עומדים במלואם לתקני ה- DVD+RW וגם DVD-ROM. תכונה של DVD+R מעל DVD-R היא דיוק מוגבר בקישור נתוני רב-מפגשים, מה שהופך אותו מתאים להוספת קבצים לארכיונים גדולים.

DVD הניתן להקלטה וניתן לכתבה: איך זה עובד

כל ה- DVD הניתנים לרשומה או הניתנים להערכה משתמשים בטכנולוגיית שינוי שלב לשלב להקלטה ושכתוב מחדש.

מנגנון הקלטה ושכתוב מחדש
שכבת ההקלטה של ​​ה- DVD עשויה מסגסוגת גבישית, החלפת פאזות, בדרך כלל AG-in-SB-TE. במצבה המקורי, השכבה היא פוליקריסטלית ובעלת רפלקטיביות גבוהה. כדי לכתוב נתונים, קרן לייזר ממוקדת מחממת אזורים של “סימנים” בחומר שינוי שלב מעל טמפרטורת ההיתוך (500-700 מעלות צלזיוס). האטומים באזור זה הופכים נוזלים. אם מקוררים במהירות, מצב הנוזל האקראי והלא-גבישי הוא ‘קפוא’, ומשאיר את האזור במצב אמורפי, נמוך-רפלקטיביות, שמשאיר בורות כהים על הדיסק DVD. האזור בין סימנים, עם הרפלקטיביות גבוהה, נקרא “מרחב.”

אם שכבת שינוי הפאזות מחוממת מתחת לטמפרטורת ההיתוך אך מעל טמפרטורת ההתגבשות (200 מעלות צלזיוס) למשך זמן מספיק (ארוך יותר מזמן ההתגבשות המינימלי), האטומים חוזרים למצב מסודר, גבישי. זה ממלא את פונקציית המחיקה.

עבור DVD הניתן להקלטה, רק נוהל הכתיבה מתבצע. עבור DVD הניתן לכתיבה, נוהל המחיקה מתבצע לפני נוהל הכתיבה.

כאשר קרן הלייזר אינה כותבת או מחיקה, היא נשמרת במצב “הטיה” המתנה עם רמת כוח נמוכה יותר. מצב המתנה מבטיח כי ניתן להביא את הלייזר במהירות במלוא העוצמה, כדי להבטיח מעבר מהיר להקלטה או מחיקה של פעולת. איור 1 מתאר את רמות הכוח ואת הסימנים בשכבת ההקלטה.

איור 1. רמות כוח וסימני בור פיסק.

רמות כוח ההקלטה האופטימליות לכתיבה, מחיקה והטיה תלויות בדיסק, במקליט ובמהירות ההקלטה. הערכים לשילובי דיסק/מקליט פרטניים ומהירויות הקלטה שונות נקבעים על ידי נוהל בקרת חשמל אופטימלית (OPC). ניתן ליישם OPC כתהליך כיול לפני הקלטה.

פורמטי האות של הקלטה ושכתוב מחדש
כעת אנו בוחנים את האותות השולטים על דיודת הלייזר בעת הקלטה ושכתוב מחדש. כל תקני ה- DVD שהוזכרו משתמשים באותו קידוד ומיפוי סיביות בין סימנים לחללים על מסלול הדיסק ו- 1s ו- 0s של זרם נתונים. עם זאת, הפורמטים של הדופק הנוכחי המוזן לדיודה הלייזר שונה בסטנדרטים שונים.

בקידוד זרם סיביות, זרם הסיביות שיוקלט בדיסק ה- DVD מקודד על ידי אפנון 8 עד 16 תחילה. סכמת קידוד זו מכפילה את אורך זרם הסיביות ומוסיפה כלל מיוחד לזרם הסיביות המקודד: בין שני חתיכות “1”, ישנם לפחות שני ביטים “0”, ומחרוזת הסיביות המקסימאלית ברציפות “0” פחות או שווה ל 14. להלן דוגמה לזרם הסיביות המקודד 8 עד 16:

זרם סיביות נתונים מקורי (2 בתים): 1000 0000 1111 1111
זרם סיביות לאחר קידוד (4 בתים): 0010 0001 0010 0100 0000 0010 0000 1000

ניתן למצוא שולחן קידוד שלם של 8 עד 16.

כדי לשרוף את זרם הסיביות 8 עד 16 על הדיסק, דיודת הלייזר שורפת “מסמנים” או מדלגת על “חללים” לסירוגין לאורך המסלול בדיסק. “1” בזרם 8 עד 16 סיב. איור 2 ממחיש את ההקלטה והכתוב הפולסים הנוכחיים המוזנים לדיודת הלייזר.

איור 2. דוגמה להקלטה ושכתוב פולסים.

משך הסיביות T באיור 2 הוא לזרם הסיביות לאחר קידוד 8 עד 16. זהו מחצית משך הסיביות של זרם הסיביות המקורי של הנתונים. לדוגמה, אם מהירות הכתיבה היא 4x, אז קצב הסיביות של הנתונים הוא 10.8×4 = 43.2 מגהביט לשנייה. לפיכך הערך של t הוא _x1/43.2 x10 3 = 11.57NS.

כל הפורמטים של DVD-RW, DVD-RAM ו- DVD+RW משתמשים בדופק שכתוב דומה ו- DVD-R ו- DVD+R באמצעות דופק הקלטה דומה. כפי שמוצג באיור 2, לקבלת השפעה תרמית טובה, זרם הדחף משמש לשריפת סימנים. זרם הכתיבה יכול להיות גבוה כמו 400mA, תלוי בסוג הדיסקים של DVD. זרם המחיקה יכול להיות 1/4 עד 1/2 מזרם הכתיבה וזרם ההטיה נמצא בטווח של 5 עד 15mA.

באמצעות שבב מנהל התקן של דיודה לייזר

מקסים פיתח שני שבבי מנהל התקן DVD/CD לייזר: MAX9483 ו- MAX9484. מנהלי התקנים לדיודות לייזר במצב כפול מיועדים לראשי איסוף שילוב CD ו- DVD. ההבדל בין שני השבבים הוא הקלט או הקלט ההפרש החד-פעמי עבור אותות בקרת הדופק.

תרשים חסימת הפונקציה של MAX9484 מוצג ב איור 3. הנהגים מורכבים משלושה ערוצי קלט, ערוץ קריאה עם מתנד RF ושני יציאות מגבר זרם דיוק כדי להניע את דיודות הלייזר של התקליטור וה- DVD למחיקה וכתיבה. זרם הקריאה המתנדנד עשוי להפחית את רעש האות שקיבל דיודת הצילום בראש האיסוף. מהדיון לעיל על הפורמטים של פולסים זרם הלייזר, אנו יכולים לראות כי MAX9483/MAX9484 מסוגלים לתמוך בכל תקני הקריאה/כתיבת CD/DVD על ידי בחירת אותות בקרת הכתיבה וזרמי הקלט בערוצי הקלט הללו. זרם הפלט הכולל של השיא של השבבים הוא 450mA וכל ערוץ יכול לתרום עד 350mA. שבב נהג לייזר זה נועד להשיג מהירות כתיבה של 4x ומעלה. איור 4 ממחיש תרשים יישום בו משתמשים בשבב נהג הלייזר. לתיאור מפורט יותר של שבבי הנהג, עיין באתר המקסימום: www.מקסימום.com.

איור 3. תרשים חסום של MAX9484.

איור 4. יישום שבב מנהל התקן של דיודה לייזר.

התייחסות

1. קבוצת בידור דיגיטלית, http: // www.DVDinformation.com/
2. מדריך טכני של DVD של פיוניר: http: // www.חָלוּץ.שיתוף.JP/CRDL/Tech/Index-E.html
3. ECMA Standard-274, מהדורה 2, יוני, 1999
4. “DVD+RW ואיך זה עובד”, הדו”ח הטכני של פיליפס, אוגוסט 1999.
5. HP, מיצובישי, פיליפס, סוני, ימאהה: DVD+R 4.מפרט 7GB, גרסה 1.0, 2002.

תוכן קשור

מוצרים

• MAX9483 DUAL-OUTPUT, MULTIMODE CD-RW/DVD לייזר-דיודה מנהלי התקנים
• MAX9484 DUAL-OUTPUT, MULTIMODE CD-RW/DVD לייזר-דיודה מנהלי התקנים

שיטות וחומרים: תקליטורים ו- DVD

להלן להלן תיאור של האופן בו CDS ו- DVDs מאחסנים נתונים ואחריהם ההבדלים בחומרים הדרושים לתקליטורים ו- DVD הניתנים לרשומה וניתנים להערכה מחדש. בהתחלה, הכל נדון עבור תקליטורים בלבד; אבל ההבדלים בין CDS ו- DVD הם למעשה רק בגדלי המסלול והבליטות ואורך הגל של הלייזר, כך שההבדלים מוסברים לאחר היסודות. ואז מוצגים המקרים הניתנים לרשומה/הניתנים לשחזור.

יסודות תקליטור לקריאה בלבד

סכמטי של תקליטור ספריאל

תקליטור הוא מדיום אחסון מידע מעגלי. המידע מאוחסן על מסלול ספירלה ארוך יחיד העובד מבפנים לחוץ. הדמות מימין ממחישה את זה באופן ציורי אבל האם זה לֹא לקנה מידה: המסלול צר מאוד וארוך מאוד. באופן ספציפי, המסלול סטנדרטי והוא 0.5 מיקרון או 500 ננומטר לרוחב, אך אם נמתח על קו ישר הוא נמצא בערך 5 ק”מ (בערך 3.5 מיילים) אורך! לעיונך, גיליון נייר הוא 0.רוחב 1 מ”מ או 100 מיקרומטר; שיער אנושי הוא בדרך כלל ברוחב של 50-200 מיקרומטר: מסלול התקליטורים הוא אפוא מאוד צר. המרחק בין סיבובים רצופים של הספירלה מתקנן גם הוא ב 1.6 מיקרומטר.

אם נהפוך את התקליטור בצד הצר שלו, הוא 1.בעובי 2 מ”מ. אם אתה פורס דרכו כדי לראות את חתך הרוחב עם הצד התווית (למעלה) כלפי מעלה, תמצא את מה שמוצג באיור הסכמטי הבא למטה. מבחינת התהליך המשמש לייצור תקליטור, תן’S מתחיל עם שכבת הפוליקרבונט התחתונה. פוליקרבונטים הם סוג של פלסטיק שהם די עמידים לטמפרטורה והשפעה ושקופים מאוד. במהלך הייצור, הפוליקרבונט מוטבע עם מסלול הספירלה הארוך המכיל את הנתונים בצורה של בליטות שונות (שנצפו מלמטה) או בורות (שנצפו מלמעלה) – ראו בהמשך כיצד זה עובד זה עובד. כאשר הם נראים מלמעלה, השקעים נקראים בורות והחלקים השטוחים המוגבהים נקראים ארץ. עומק הבורות סטנדרטי בגובה 125 ננומטר. בשלב הבא, שכבה דקה של אלומיניום מופקדת על גבי הפוליקרבונט המכסה את המסלול, האדמה והבורות. אלומיניום נבחר מכיוון שהוא יחסית זול אך גם די משקף. לאחר מכן מופקדת שכבה של אקריליק (פלסטיק נוסף שזול יותר מפוליקרבונט) כדי להגן על האלומיניום. לבסוף, ניתן ליישם שכבה של תיוג על האקריליק אם תרצה.

תצוגת חתך רוחב של תקליטור

אם אנו מתקרבים לתקליטור שמסתכל מהצד הפוליקרבונט, אנו עשויים לראות משהו כמו שמוצג באיור הבא למטה. מה שמוצג הוא סכמטי בו הספירלה הולכת לומר משמאל לימין וחצתה את השקפתנו פעמיים. הבורות בעומק 125 ננומטר, רוחב 500 ננומטר, והאורך יכול להשתנות בכל מקום בין 850 ננומטר ל 3500 ננומטר (3.5 מיקרומטר). מרווח המסלול הסטנדרטי (המכונה המגרש) של 1.מוצג 6 מיקרומטר.

בליטות בשכבת הפוליקרבונט של תקליטור

להלן שתי תמונות בפועל המתקבלות באמצעות מיקרוסקופ אלקטרונים סריקה (SEM) של משטחי CD ו- DVD בפועל. תמונות אלה הושגו בייל על ידי SEM בהנחיית מכון ייל למדעי הננו והנדסת קוונטים (Yinque). הבהיר “כדורים” הם הבורות. ההבדל האמיתי היחיד בין התקליטור ל- DVD הוא שהכל עבור ה- DVD קטן יותר: בורות צרים וקצרים יותר ומגרש קטן יותר לארוז הכל חזק יותר. כמוך’ראה להלן, פירוש הדבר הוא אחסון צפוף יותר של מידע, כך ש- DVD יכול לאחסן יותר נתונים ליחידה מאשר תקליטור.

תמונת SEM של משטח התקליטור. כל סימון הוא מיקרומטר 1 (מ ‘).

תמונת SEM של משטח DVD. כל סימון הוא 0.5 מ ‘או 500 ננומטר.

עכשיו אתה יכול לשאול, איך כל זה קשור למידע המאוחסן בתקליטור?

כידוע, המידע מיוצג באופן בסיסי בצורה דיגיטלית כקטעים או כאלה ואפסים. עבור תקליטור המערכת שנבחרה מעט חריגה בנוכחות (או היעדרות) של בליטה אין פירושה אחת או אפס. במקום זאת המעבר מחבטה לאזור שטוח או לאזור שטוח לבליטה מייצג אחד תוך כדי מעבר (i.ה. אזור ארוך יחסית שהוא בליטה או שטוח) מייצג אפס. השאלה הבאה היא כיצד נקרא מידע זה מהתקליטור: איך קורא התקליטורים מבין אם יש בליטה או אזור שטוח?

סכמטי מראה כיצד נקראים תקליטור או DVD על ידי לייזר

הפיתרון לקריאת הנתונים מהתקליטור הוא די פשוט ומבוסס על השתקפות פשוטה. אָנוּ’כולם השתמשו במראה כדי לשקף אור שמש על הקיר ואז כדי לגרום לאור המשתקף לנוע סביב על ידי שינוי זווית המראה. בקורא CD, מקור האור הוא לייזר מוליך למחצה באורך גל קבוע של 780 ננומטר. שימו לב ש 780 ננומטר נמצא באינפרא אדום ולא נראה לעין האנושית; אתה יכול’לא לראות את נגן התקליטורים’לייזר זורח על התקליטור בעין בלתי מזוינת. הלייזר מייצר קרן אור צרה של אירוע אור על פני השטח התחתון של התקליטור. הקורה עוברת דרך הפוליקרבונט, באה לידי ביטוי על ידי האלומיניום ואז חוזרת דרך הפוליקרבונט ויוצאת מהתקליטור כדי להגיע לגלאי פוטודיודה. הלייזר יורה את הקורה בזווית קלה למשטח התקליטור, ולכן נוכחות או היעדר הבליטה ישנו את הזווית בה הקורה משתקפת כלפי הגלאי. זה משנה את עוצמת האור המשתקף את רשומות הגלאי ולכן נצפתה נוכחות או היעדר של בליטה. הסכמטי מימין מנסה להראות זאת; זווית ההשתקפות מוגזמת מאוד בסכמטי כדי להראות את ההשתקפות: בפועל, הזווית די קטנה.

תקליטורים לעומת תקליטורי DVD סטנדרטיים וכחולים

מנקודת המבט והפרספקטיבה המתפקדת, ההבדל היחיד בין CDS ו- DVD הוא הגדלים המעורבים. הרעיונות העיקריים והטכנולוגיה הבסיסית זהה במהותה. עם זאת, כידוע, תקליטורי DVD הם באותו גודל פיזי כמו (סטנדרטי) תקליטורים יכולים לאחסן מידע רב יותר מאשר תקליטורים: איך זה מושלם? הרעיון המרכזי הוא לאחסן את הנתונים בצורה קומפקטית יותר. באופן ספציפי, הבליטות יכולות להיות קצרות יותר כך שניתן לאחסן יותר לכל אורך יחידה, והמסילה קרובה יותר (המגרש הקטן יותר) כדי לארוז אותם בחוזקה. מבחינה מספרית, הבליטות ל- DVD אורכות כ -400 ננומטר, במקום בערך 800 ננומטר לתקליטור. ומסלול הספירלה’המגרש הוא עכשיו 0.74 מיקרומטר (740 ננומטר) במקום 1.6 מיקרומטר. על מנת להיות מסוגל למקד את הלייזר על בליטות קטנות יותר אלה, יש צורך באורך גל קצר יותר של אור: יש עיקרון בסיסי באופטיקה שתחתית המיקוד הטוב ביותר, ניתן למקד קרן אור במקום שתמיד גדול כמו אורך הגל שלה. אז אורך גל קצר יותר פירושו נקודת אור ממוקדת קטנה יותר ובכך היכולת לראות תכונות קטנות יותר. הלייזרים משתמשים בנגני DVD פועלים באורך גל של 650 ננומטר (במקום 780 ננומטר בתקליטור). 650 ננומטר גלוי לעין האנושית ומתאים לצבע אדום: אתה’בטח הבחין שיש נורה אדומה שמאירה על משטח ה- DVD בתוך הנגן.

דיסקים עם קרני כחול הם גם מגוון של דיסקים של DVD: שוב, יש להם גודל פיזי זהה לזה של תקליטורים ו- DVD סטנדרטיים אך יכולים לאחסן אפילו מידע נוסף. שוב, כל הרעיונות זהים אך כל התכונות (בליטות ומגרש מסלול) קטנות יותר מ- DVDs סטנדרטיים. גם הלייזר חייב להיות בעל אורך גל קצר יותר, והוא פועל במהירות 405 ננומטר. זה גלוי ובאזור הכחול-סגול, ומכאן השם!

CD

עד כה תיארנו כיצד תקליטורים ו- DVD עובדים כאשר התקליטור או ה- DVD מיועדים לאחסון קבוע: המידע על המדיום מקודד בגבהים הפיזיים של הבליטות וכך יכול’לא ישתנה. אחסון קבוע מסוג זה נהדר לאחסון מוסיקה או סרטים או גיבויים קבועים. אבל מה אם רוצים לכתוב אחד’S CDS או DVDs משלכם או אולי השתמש במדיום לאחסון הניתן לכתיבה מחדש? כפי שאתה בטח מכיר Wrable (כתיבה חד פעמית) ותקליטורים ו- DVD הניתנים לשוק היו זמינים בשוק מזה זמן מה. אבל איך אלה פועלים למעשה מנקודת המבט של החומרים?

כשמסתכלים על התיאור לעיל, נציין כי המנגנון הבסיסי לקריאת הנתונים על תקליטור או DVD הוא שקרן לייזר מקופצת מהשטח ונמדדת האור המשתקף: הבליטות על פני השטח משנה את ההשתקפות. אך אחת מהן אינה מוגבלת לבליטות פיזיות: כל סוג של שינוי בחומר הבינוני שמשנה את ההשתקפות תהיה אותה השפעה. לכן בתקליטורים וב- DVD הניתנים (Re) אין בליטות פיזיות או הבדלי גובה, אלא במקום זאת החומר משנה את תכונותיו כך שיש להן רפלקטיביות שונה עם מאזני גודל המחקים בליטות אמיתיות. ליתר דיוק, עבור (מחדש) תקליטורים ו DVD הניתנים לסביבתו, חתך הרוחב הסכמטי מוצג להלן: בנוסף לשכבת האלומיניום, ישנם שכבות נוספות (שחומר שינוי הפאזות הוא הקריטי) בהן כל שינויי ההשתקפות מתרחשים. (הדיאלקטרי שקוף מאוד כך שהוא לא’לא משתתף באופן משמעותי במה שקורה.) אם חומר שינוי השלב די שקוף, קרן הלייזר עוברת אותו ומשקפת את שכבת האלומיניום מאחוריה ומקפיצה חזרה החוצה. עם זאת, אם חומר שינוי השלב אטום או סופג, רוב אור הלייזר נספג מעט בהשתקפות ובכך מרחוק אחד מתבונן בשינוי בהשתקפות.

מבט חתך רוחבי של CD-R הניתן לכתיבה (Re)

אז מה זה “חומר לשינוי שלב”? אלה חומרים שניתן לשדל בקלות להתקיים בשני שלבים שונים כמוצקים בטמפרטורת החדר. האחד הוא שלב גבישי והשני הוא השלב האמורפי (מוגדר להלן). לשני השלבים יש אותו הרכב כימי: אותו מספר אטומים של האלמנטים השונים; זה רק שהאטומים מסודרים אחרת בשני השלבים. השלב הגבישי שקוף ואילו האמורפי אטום.

כעת תוכל לשאול: מה ההבדל בין שלבים גבישיים ואמורפיים? לא’לשלב המוצק של חומר יש רק מבנה יחיד ברמה האטומית? בפועל, רוב החומרים הטבעיים או החומרים המלאכותיים נמצאים בשלב מוצק יחיד. אבל זה לא אומר שזו הדרך היחידה שהם יכולים להיות. הכל קשור עד כמה החומר מסודר ברמה האטומית, וזה בתורו קשור לכמה מהר הוא התקרר מהצורה המומסת: ככל שקצב הקירור איטי יותר, כך השלב המוצק מסודר יותר ברמה האטומית.

עדיף להתמודד עם דוגמה ספציפית. קוורץ וזכוכית מציגים את הדוגמה הנפוצה ביותר לצורות קריסטליות לעומת אמורפיות של אותו חומר. שניהם עשויים מסיליקון דו חמצני (פורמולה כימית SIO₂). Sio₂ נפוץ מאוד על כדור הארץ והוא המרכיב העיקרי בכדור הארץ’קרום, חול ורוב הסלעים. קוורץ היא הצורה הגבישית היציבה ביותר של SIO₂: על ידי גבישים אנו מתכוונים שהאטומים קשורים זה לזה בצורה מסודרת ומוטיב זה חוזר על עצמו שוב ושוב במוצק שלם. בשלב קוורץ הגבישי, כל אטומי ה- SI ו- O קשורים זה לזה באופן מסודר מאוד כל SI קשור לארבעה O וכל אחד לשני SI ואורכי הקשר והזוויות בין הקשרות חוזרות על עצמן באופן קבוע בכל החומר. זה דומה מאוד לריצוף רגיל שתראו בחדר אמבטיה או במקלחת בו אריחים מונחים במוטיב חוזר ותבנית צבעי האריחים יחזרו שוב ושוב. השלב האמורפי, לעומת זאת, יש בעצם אותו מספר וסוגי קשרים בין אטומי SI ו- O: לכל SI יש ארבעה קשרים לארבעה O ולכל O יש שני קשרים לשני SI אך הזוויות והאורכים של הקשר משתנים בכל החומר. זה הרבה יותר קשה לדמיין, אבל זה סוג של אריחים בו האריחים יתקיימו’t כל אותו גודל והם לא בדיוק ממוקמים זה בזה בצורה נכונה, ואדם רק מנסה להמשיך בתבנית האריחים כך שמסתיים במבנה לא סדיר שבו בעצם לכל האריחים יש את המספר הנכון של אריחים שכנים (אם כי לפעמים יש כמה חללים או אריחים נוספים) אך אין מוטיב חוזר. אם אתה מתחיל עם סיליקון דו חמצני מומס ומקרר אותו לאט מאוד, אתה בסופו של דבר עם קוורץ: האטומים מצחקקים באקראי בגלל האנרגיה התרמית ואחד נותן להם מספיק זמן למצוא את השותפים הנכונים ולקשר איתם בסדר הנכון וכיוון ליצור גביש טוב. אם, עם זאת, אחד מקרר את ההמסה מהר מדי, לאטומים אין מספיק זמן להיכנס למבנה מסודר והמבנה הסיום הוא אמורפי. זה דומה מאוד למשחק כסאות מוזיקלי שבו, למשל, מחצית מהשחקנים יש חולצות כחולות וחצי מהשחקנים יש חולצות אדומות ואנחנו מבקשים מכל שחקן כחול לשבת בין שני שחקנים אדומים (ולהיפך): אם אתה נותן לאנשים מספיק זמן להסתובב ולמצוא את השכנים הנכונים, הדפוס הרצוי נמצא; אבל אם אחד נותן מעט מדי זמן ואז מתעקש שכולם יושבים מהר ככל האפשר, רוב הסיכויים שהמושב לא יהיה בסדר הרצוי. עיין בתמונה למטה לקבלת הדמיה של השלבים הגבישיים והאמורפיים (והשימושים שלהם בהקלטת מידע לפי הדברים הבאים).

גבישים לעומת שלבים אמורפיים; כתיבה ומחיקה (מ- Sony Research)

עכשיו קוורץ וזכוכית דומים מאוד באופן אופטי: שניהם שקופים מאוד. אז אתה יכול’לא להשתמש בזכוכית ובקוורץ כחומר לשינוי שלב. ההבדל העיקרי ביניהם, מלבד הארגון ברמה האטומית, הוא שזכוכית תזרום ברגע שתתחמם מספיק וזה מה שהופך אותו כל כך שימושי בטכנולוגיה ובאמנות, ואילו קוורץ הוא מוצק שאינו זורם או מתכופף לנקודת ההיתוך הגבוהה מאוד שלו. במדע ובטכנולוגיה, וחומר אמורפי שמתחילים לזרום בקלות ברגע שמכונה טמפרטורה מתאימה זכוכית (מונח טכני הכולל זכוכית יומיומית אך חומרים רבים אחרים כמו גם פלסטיקים ופולימרים רבים).

עד כה, הדרך היחידה שנוכל ליצור קריסטל או זכוכית היא על ידי שליטה בקצב הקירור ממיס. וככה בדרך כלל זה עושה את זה. אבל יש כמה וריאציות המועילות לתקליטורים/תקליטורי DVD (מחדש) שאנו מסבירים כעת. ניתן להמיס מוצק גבישי על ידי העלאת הטמפרטורה שלו מעל נקודת ההיתוך שלו, אותה נציין בטמפרטורה t_M: זו הטמפרטורה בה האטומים המרכיבים את המוצק מחליטים לוותר על סידור ההדבקה הרגיל (שהוא דל באנרגיה אך גם נמוך באנטרופיה) כדי להיכנס למצב הנוזל (אנרגיה גבוהה יותר אך גם אנטרופיה גבוהה יותר). התהליך ההפוך של התחלה עם נמס וקירור מתחת ל- T_M תלוי יותר בקצב הקירור: כפי שהוסבר לעיל, אם נעשה זאת לאט לאט אחד מקבל גביש ואם נעשה במהירות אחד מקבל זכוכית. נקרא קירור איטי שנועד לתת קריסטל רִכּוּך ואילו מגניב מהיר שנועד לתת שלב אמורפי נקרא מרווה. עכשיו דמיין שאחד עשה קור רוח מהיר והסתיים בכוס. אם אחד מעלה את הטמפרטורה לטמפרטורת ביניים שנמצאת מתחת ל T_M אך מעל טמפרטורת ההתגבשות t_ג, לאטומים של השלב האמורפי יש כעת מספיק אנרגיה תרמית כדי להסתובב מעט ולחקור תצורות חדשות; אם ניתנים להם זמן מספיק, הם יכולים להתחיל ליצור שלבי קריסטל. שימו לב ש- t_ג אינה טמפרטורה אמיתית של מעבר שלב (כמו t_M IS): זו הטמפרטורה שמעליו מתגבשת התגבשות “בִּמְהִירוּת” בסולם הזמן אחד מעוניין. אז אפשר להרהר בפעולות הבאות: החל מגביש, אחד מחמם את T_M כדי להמיס ואז אחד מתקרר במהירות לאורך כל הדרך למטה_ג להשיג כוס; כדי להחליף את הזכוכית על ידי קריסטל, אחד מחמם את הזכוכית מעל T_ג אבל מתחת t_M ומחכה לזמן קצר כדי להיווצר גבישים ואז יכולים להתקרר שוב. לחומרים לשינוי פאזה המשמשים ב- CDS ו- DVD, t_ג הוא בסביבות 200 o c בזמן t_M נמצא בטווח 500-700 O.

תת -סוג של חומרים מזוגגים הם בעלי המאפיין השימושי שלשלבים הגבישיים והאמורפיים שלהם יש תכונות אופטיות שונות באופן משמעותי. לחומרים לשינוי פאזות המשמשים (מחדש) תקליטורים וב- DVD הניתנים לכתיבה, לשלב הגבישי יש יותר אטום (יותר סופג אור) מהשלב האמורפי. כך שינוי שלב החומר ישנה את ספיגת האור שלו ובכך רפלקטיביותו. יש למעשה אילוצים רבים שצריך לציית להם על ידי חומר לשינוי שלב כדי להיות שימושי לאחסון CD או DVD. ביניהם: טמפרטורת ההיתוך חייבת להיות גבוהה בהרבה מטמפרטורת החדר כך שתכונות החומר יישארו קבועות לאורך זמן (אחסון מידע יציב), אך אסור לה להיות כה גבוה עד שחימום זה יהרוס או יפגע בשארית התקליטור או DVD – טמפרטורה טיפוסית שמכוונת היא 500 O C; חייב להיות מחסום אנרגטי גדול בין השלב הקריסטלי והאמורפי כך שאחד לא ישתנה באופן ספונטני לאחר בטמפרטורת החדר, אך אסור לו להיות גבוה מדי כך שקל לשינוי זה בטמפרטורות גבוהות יותר; חייבת להיות ניגוד אופטי גבוה בין אזורים קריסטליים ואמורפיים; קצב הקירור לחישול אסור להיות איטי במיוחד כך שברגע שיכול לכתוב את הנתונים בקצב גבוה; וכי הלחץ המכני הנגרם על ידי שינוי השלב לא אמור לפגוע בחומר שינוי הפאזה עצמו או בשכבות השכנות.

זוהי רשימה ארוכה מאוד של דרישות! וחלקם סותרים הדדית, ולכן יש לבצע סחר. אבל יש שיעורי חומרים שמתאימים לחשבון. כולם סגסוגות בדרך כלל המכילות TE (Tellurium) ו- SB (אנטימון) יחד עם אלמנטים אחרים. כמה נוסחאות טיפוסיות הן Tegeas, Ge₂SB₂TE₅, Tesnse, Tegesno, או Aginsbte. רשימה מקיפה יותר מראה שכולם סגסוגות המבוססות על TE ו- SE. גם TE וגם SE הם חומרים לייצור זכוכית ידועים, והשינויים הכימיים והסגסוגת הם לייעל את תכונות ההיתוך/אופטיות/מכניות/חישול/מרווה.

לאחר כל המדע החומרי הזה תחת חגורתנו, השאלה האחרונה היא פרגמטית יותר: כיצד ניתן לעשות את הכתיבה ו/או מחיקת המידע על התקליטור או DVD? וכיצד המקודד המידע? הוועידה שנבחרה היא שכאשר חומר שינוי השלב הוא גבישי, לא מקודד מידע: יש מידע מקודד כאשר חלקים ממנו הם אמורפי.

מבער CD או DVD הוא המכשיר המשמש למטרה זו, ויש לו שלושה לייזרים שונים (במקום לייזר אחד בקורא CD או DVD). להלן מה שכל לייזר עושה כמו גם איך הוא עובד עם החומר לקידוד מידע:

• הלייזר הראשון הוא לייזר הקריאה והוא בעוצמה נמוכה וזהה בעיקרו במפרט ללייזר בתקליטור או נגן DVD רגיל.
• לייזר שני, לייזר הכתיבה, יש כוח גבוה: כאשר הקורה שלו ממוקדת במקום קטן, היא יכולה להמיס את חומר שינוי הפאזות לחלוטין באזור זה – בשילוב קירור מהיר להרוות, הוא יהפוך את החומר לאמורפי ובכך לקידוד מידע. קצב הקירור המינימלי להרוות לשלב אמורפי מוכתב על ידי החומר הספציפי; ב- CD/DVD טווח הקירור נקבע על ידי עובי חומר שינוי הפאזה, החימום הספציפי של כל שינוי הפאזה והחומרים הסובבים אותם, והמוליכות התרמית שלהם. לפיכך יש להנדס את בחירות החומרים וההרכבה שלהם כדי להבטיח שקצב הקירור יהיה מהיר מספיק כדי לתת שלב אמורפי ברגע שכביש לייזר הכתיבה וחומר שינוי הפאזות’הטמפרטורה יורדת מתחת לנקודת ההיתוך שלה.
• הלייזר השלישי הוא לייזר המחיקה ובעל עוצמה בינונית: הוא חזק יותר מלייזר הקריאה אך חלש יותר מלייזר הכתיבה. זה יכול לחמם את החומר מספיק כדי להפוך את החומר האמורפי לכוס זורמת (אני.ה. הביאו אותו מעל טמפרטורת ההתגבשות) אך לא חם מספיק כדי להמיס אותו בפועל. כך לייזר המחיקה גורם לחומר האמורפי לזרם ולסדר מחדש. אחד שומר על לייזר המחיקה למשך זמן רב מספיק כדי לאפשר צמיחה של השלב הגבישי; ברגע שהוא כבוי, קצב הקירור מהיר והוא זהה לתואר לעיל עבור לייזר הכתיבה. לאחר שהתגבש, כל המידע באזור זה נמחק.

כיצד תקליטורים משתמשים בלייזרים כדי להקליט ולהשמיע אודיו

הדיסקים הדקים האלה קיימים כבר זמן מה ואולי לא’לא מהפכני כמו פעם – אבל ידעת שיש לייזרים מְעוּרָב?

בכל פעם שאתה’VE פץ על אחד האמור לעיל למחשב שלך, נגן DVD או קונסולת משחקי וידאו, משמשת קרן אור קטנה לתפוס נתונים דיגיטליים ישירות מהדיסק’S משטח ולהמיר אותו למוזיקה שתוכלו לשמוע ותמונות שתוכלו לראות. לייזרים משמשים גם כדי להעביר את כל המידע הזה לדיסק מלכתחילה. לתת’זה חקור כיצד כל התהליך הזה עובד, כמו גם כיצד התפתחה המדיה האופטית עם הזמן.

לייזרים הם קלים, אך טובים יותר

כל הדיסקים הקומפקטיים תלויים במשהו שנקרא טכנולוגיה אופטית, המכסה כל מה שקשור לאור המיושם בצורה מסוימת כדי להשיג משהו. אם יש לך חיבור לאינטרנט סיבים אופטיים למשל, אתה’למעשה נצל את האור ואת יכולתו לנסוע דרך סיבי זכוכית או פלסטיק ארוכים מבלי לפגוע באותו סוג של הפרעות שעושים אותות חשמליים רגילים בעת נסיעה דרך כבלי מתכת. לייזרים שימושיים במיוחד מכיוון שהם פולטים קרן אור ממוקדת סופר שניתן להשתמש בהן בכמה דרכים מתוחכמות באמת, החל מחיתוך והדפסה של לייזר ועד אופטיקה וניתוח סיבים.

לפני המצאת התקליטור הראשון, השיטות הנפוצות ביותר לאחסון מוזיקה היו תקליטי ויניל וקלטות קלטת מגנטיות. הפורמטים האנלוגיים הללו מועדים לנזק גופני, הפרעות ונשק לאורך זמן, מה שמשפיע לרעה על איכות הצליל. CD. דיסקים לא צריכים’לא נשחק כל עוד הם לא’לא נשרט, וזה’s הרבה יותר מהר לדלג בין רצועות שונות באלבום, שלא לדבר על כל היתרונות שמגיעים עם אחסון שמע כנתונים דיגיטליים ולא אנלוגיים. זה באמת היה מחליף משחק, אבל בחזרה לחלק החשוב – שם בדיוק נכנסים הלייזרים?

קריאה וכתיבה

כשמדובר בתקליטורים, לייזרים מבצעים שתי פונקציות חשובות מאוד: קריאת נתונים וכתיבה. לתת’S מתחיל בתחילת תהליך הייצור, בו א ‘לִשְׁלוֹט’ גרסת דיסק נוצרת. לייזר משמש להעברת נתונים דיגיטליים (רצף ארוך של אלה ואפסים) לדיסק זה על ידי שריפתו ממש קטנה ‘בורות’ אל פני השטח, עם אזורים לא נגועים (נקרא ‘אדמות’) המייצג את האזורים השרופים המייצגים אפסים. תהליך מיקרוסקופי זה מתרחש סביב הדיסק וסביבתה בספירלה ארוכה המכילה עשרות מיליארדים – כן, עשרות מיליארדים – מבין הבורות האלה! אם יתיישר, ספירלה זו הייתה נמתחת לאורך קילומטרים. לאחר מכן ניתן להשתמש באדון שהושלם כדי להדפיס מספר אדיר של דיסקים פלסטיים, אשר כל אחד מהם מקבל שכבה דקה של אלומיניום (כדי לשקף אור), ציפוי מגן, ולבסוף התווית העליונה.

עוד יותר קסם קורה ברגע שאחד הדיסקים האלה נכנס לנגן CD. מנוע קטן מסתובב את הדיסק במהירות גבוהה ולייזר דיודה מוליכים למחצה מתחיל לסרוק לאורך החלק התחתון המבריק. האדמות הלא נגועות האלה על הדיסק’S פני השטח ישקפו את האור גיבוי כלפי מעלה, ואילו בורות גורמים לאור להתפזר. בכל פעם שאור הלייזר משקף גיבוי, תא פוטו -אלקטרוני נמצא שם כדי לאתר אותו ולייצר בינארי ‘אחד’ תוך כדי שליחת בינארי ‘אפסים’ כששום דבר לא עובר (כמו שקורה עם האור המפוזר שמגיע מבורות). בדרך זו מכשיר ההפעלה מקבל את כל הנתונים הדיגיטליים הדרושים להם כדי לשחזר את הצליל והמוזיקה שאתה שומע ברמקולים או באוזניות שלך.

תקליטורים ו- DVD ו- Blu-ray, אוי!

מכיוון שתקליטורים מתמודדים עם נתונים דיגיטליים, הם’לא מוגבל רק לאחסון מוזיקה ושמע. כל דבר דיגיטלי יכול לפלס את דרכו לדיסק אופטי כל עוד שם’S מספיק מקום, והילד היו שם כמה התקדמות. תקליטורי האודיו הראשונים שהוצגו בשנות השמונים פינו את מקומם לתקליטור (זיכרון לקריאה בלבד) שיכולים לאחסן עד 700 מגה-בייט נתונים-המקבילה לכמה מאות דיסקים תקליטנים! ככל שהטכנולוגיה האופטית המשיכה להתקדם ב ’שנות ה -90, קיבלנו את דיסק הווידיאו הדיגיטלי (א.ק.א. ה- DVD) שמתהדר ביכולת של כ -4.7 ג’יגה-בייט בגלל לייזרים באורך גל קצר יותר שיכולים לקרוא אדמות ובורות קטנים יותר. תקן Blu-ray, שהושק בשנת 2003 ונקרא על שם הלייזר הכחול המדויק עוד יותר, יכול להחזיק עד 50 גיגה-בייט של נתונים. פורמטים מתקדמים יותר כמו DVDs ו- Blu-ray יכולים גם לאחסן מידע משני צידי הדיסק, ויכולים אפילו לאחסן יותר מאחד שִׁכבָה של נתונים בצד יחיד (לייזר הקריאה יכול לבחור באיזו שכבה לסריקה).

בזמן שהשימוש בדיסקים קומפקטיים לאחסון מדיה באיכות גבוהה כמו משחקי וידאו וסרטים זה עדיין נוהג, הדברים קלים’לא נראה בהיר עבור תקליטורי מוסיקה. בשנת 2020, התקליטורים עברו למעשה במכירות על ידי Vinyl Records, אחד הפורמטים שהם נועדו להחליף (בינתיים, הפופולריות של צריכת מוזיקה כל-דיגיטלית באמצעות פלטפורמות סטרימינג ממשיכה לצמוח).

מתי’הפעם האחרונה שניגנת מוסיקה בתקליטור? אתה חושב שהם’אי פעם תעשה קאמבק? יידע אותנו בתגובות למטה.

המשך ללמוד על נושאי מפתח בטכנולוגיית שמע:

איך שחקני DVD עובדים

חיבור נגן DVD למקלט הסטריאו שלך (או טלוויזיה, אם אין לך מקלט) כרוך ביצירת שני חיבורים בסיסיים: שמע ווידאו.

שֶׁמַע

החיבור הראשון שצריך לעשות הוא לחלק השמע של האות. יהיו מספר אפשרויות בהתאם למקלט שיש לך.

• הבחירה הטובה ביותר (אם קיימת) היא להשתמש ב- אוֹפּטִי (המכונה גם TOS-LINK) או חַד צִירִי ((RCA) חיבור דיגיטלי. שתי האפשרויות הללו שוות באיכות. על מנת להשתמש באחד מאלו, תצטרך לקבל גם פלט על נגן ה- DVD, וגם קלט על המקלט. רק מקלטים עם מפענח דיגיטלי של דולבי מובנה יהיה קלט מסוג זה.
• אם למקלט שלך אין מפענח Dolby Digital או DTS מובנה, אך הוא “Dolby Digital Ready,” חפש את 5.1 ערוץ דולבי אוֹ 5.1 ערוצים DTS. חיבור זה כולל שישה כבלים, המתאימים לערוצי רמקולים שונים: קדמי שמאל, קדמי מרכזי, קדמי ימין, אחורי שמאלי, אחורי ימין וסאב וופר.
• האפשרות האחרונה לחיבור שני הרכיבים היא עם תפוקות RCA אנלוגיות. זהו חיבור דו-כבלים, עם כבל אחד שמספק את צליל הרמקול השמאלי, והכבל השני המספק את הימין. חיבור זה יספק רק צליל סטריאו, אך יתכן שזה האפשרות היחידה שלך אם אתה מתחבר ישירות לטלוויזיה, או אם יש לך מקלט ישן עם שני ערוצים בלבד.

עכשיו בואו נסתכל על חיבור הווידיאו.

• הבחירה האיכותית הטובה ביותר היא להשתמש רְכִיב חיבור. חיבור זה מורכב משלושה כבלים: אדום עם תווית צבע, כחול וירוק. האיכות מעולה. עם זאת, קשרים אלה קיימים רק במקלטים יוקרתיים במיוחד ומערכות טלוויזיה.
• האפשרות הבאה היא s-video. כבל אחד מחבר את נגן ה- DVD למקלט בהגדרה זו.
• האפשרות האחרונה, בדומה להגדרת השמע, היא להשתמש ב- פלט וידאו אנלוגי RCA, בדרך כלל צהוב עם תווית צבע בשני הקצוות. זה יספק את האיכות הנמוכה ביותר, אך יספיק לרוב הטלוויזיות הישנות והאנלוגיות.

למידע נוסף על נגני DVD וטכנולוגיית DVD, עיין בקישורים בעמוד הבא.