Створення оптичної пам’яті на основі плівок з металів та діелектриків (стр. 2 из 2)

Області застосування:

запам'ятовувальний пристрій для зберігання банку даних із частим доступом;

запам'ятовувальний пристрій для зберігання архівних даних з відстроченим доступом;

зовнішній додатковий запам'ятовувальний пристрій з вільно обираною адресацією в ЕОМ;

відеодиски для навчання;

відеодиски для бібліотек й архівів;

запам'ятовувальні диски для керування й канцелярської справи;

аудіодиски з високоякісним відтворенням звуку.

Оптичний цифровий запис інформації в магнітних шарах. Як носій інформації використовується тонкий магнітооптичний шар (перевага: повторний запис даних).

Принцип дії. Запис інформації відбувається завдяки тому, що маленькі області магнітного шару нагріваються за допомогою сфокусованого лазерного променя, причому одночасно накладається магнітне поле, напруженість якого менша, ніж коерцитивна сила. У нагрітих у такий спосіб при накладеному магнітному полі областях зникає намагніченість (запис точки Кюрі). Зчитування здійснюється таким же лазером при зменшеній потужності, причому площина поляризації відбитого від диска світла залежно від напрямку намагнічування маленьких областей повертається на величину 0,5 - 8 градусів (залежно від магнітооптичного шару) (магнітооптичний ефект Керра).

Оптичний пристрій голівки, що записує і зчитує, аналогічний системам, які використовуються в описаних вище пристроях зчитування й запису інформації.

Додатково варто звернути увагу на мал.6.

Мал.6. Схема одержання сигналу за допомогою поляризаційного ефекту Керра:

1 - магнітний диск; 2 - відбите світло;

3 - мікрооб'єктив; 4 - фазова пластинка;

5 - дільник пучка; 6 - приймач Nr2;

7 - приймач Nr1;

8 - диференціальний підсилювач.

Світло, відбите від маленьких перемагнічених областей, є еліптично поляризованим і за допомогою відповідної фазової пластинки перетворюється в лінійно поляризоване. Лінійно поляризоване світло розділяється на дві складові, які можуть реєструватися окремо. Обидва прийнятих сигнала подаються на диференціальний підсилювач і підсилюються. Посилений сигнал прямо пропорційний поляризаційному ефекту Керра.

Магнітооптичний запис дозволяє на сьогоднішній день мати:

ємність пам'яті запам'ятовувального пристрою 105 біт/см2;

число циклів (запис, зчитування, стирання) 106;

вільний час доступу 150 мс;

застосування в якості оперативної пам'яті в ЕОМ.

Оптичний цифровий метод запису вимагає максимальної оптичної й механічної точності, а також:

гранично малого обмеженого дифракцією об'єктива, що зчитує;

об'єктива, що зчитує (мікрооб'єктива) дуже малої маси (0,6 г і менше)

радіальних відхилень об'єктива, що зчитує, з точністю 1 мкм;

ширини розподілу інтенсивності плями, що зчитує, по половині інтенсивності приблизно 1 мкм.

Цифровий оптичний запам'ятовувальний пристрій дозволяє робити неруйнуюче зчитування накопиченої інформації.

Основні принципи функціонування носіїв оптичної пам’яті: Звичайний процес виготовлення компакт-диску складається з декількох етапів. Як правило, вони містять у собі наступні операції: підготовку інформації для запису на мастер-диск (перший зразок), виготовлення самого мастер-диска й матриць (негатив мастер-диска), тиражування компакт-дисків. Закодована інформація наноситься на мастер-диск лазерним променем, що створює на його поверхні мікроскопічні западини, поділювані плоскими ділянками. Цифрова інформація представляється тут чергуванням западин (невідображаючих плям) і острівців, що відбивають світло. Копії негатива мастер-диска (матриці) використовуються для пресування самих компакт-дисків. Сформовані лазерним променем западини дуже малі за розміром. Приблизно 30-40 западин відповідають товщині людського волосся, а це приблизно 50 мкм.

У приводі компакт-дисків можна виділити кілька базових елементів: лазерний діод, сервомотор, оптичну систему (що включає в себе призму, що розщеплює) і фотодетектор.

Отже, зчитування інформації з компакт-диску, так само як і запис, відбувається за допомогою лазерного променя, але, зрозуміло, меншої потужності. Сервомотор по команді від внутрішнього мікропроцесора приводу переміщає дзеркало, що відбиває. Це дозволяє точно позиціювати лазерний промінь на конкретну доріжку. Такий промінь, потрапляючи на світло, що відбиває, острівець, через лінзу, що розщеплює, відхиляється на фотодетектор, що інтерпретує це як двійкову одиницю. Промінь лазера, що попадає в западину, розсіюється й поглинається - фотодетектор фіксує двійковий нуль. Як відбиваюча поверхня компакт-дисків звичайно використовується алюміній. Зрозуміло, вся поверхня компакт-диска покрита прозорим захисним шаром.

На відміну, наприклад, від вінчестерів, доріжки яких являють собою концентричні кола, компакт-диск має всього одну фізичну доріжку у формі безперервної спіралі, що йде від зовнішнього діаметра диска до внутрішнього. Проте одна фізична доріжка може бути розбита на кілька логічних.

У той час як всі магнітні диски обертаються з постійним числом обертів у хвилину, тобто з незмінною кутовою швидкістю (CAV, Constant Angular Velocity), компакт-диск обертається звичайно зі змінною кутовою швидкістю, щоб забезпечити постійну лінійну швидкість при зчитуванні (CLV, Constant Linear Velocity). Таким чином, читання внутрішніх доріжок здійснюється зі збільшеним, а зовнішніх - зі зменшеним числом обертів. Саме цим обумовлюється досить низька швидкість доступу до даних для компакт-дисків у порівнянні, наприклад, з вінчестерами.

За принципами дії розрізняють диски лазерно-оптичні та магнітооптичні, а також одноразового та багаторазового запису.

У магнітооптичних дисках, на відміну від лазерно-оптичних, запис інформації здійснюється магнітною головкою, а зчитування – лазерним променем.

Неперезаписувані лазерно-оптичні диски звичайно називають CD-ROM (Compact Disk Read Only Memory - компакт-диск тільки для читання). Пере-записувані лазерно-оптичні диски можуть бути з одноразовим записом (CD-R –

CD-Recordable – такий, що допускає запис), або багаторазовими (CD-RW –

Rewriteable – такий, що допускає повторний запис). Ємність лазерно-оптичних ком-пакт-дисків складає 1 Гбайт. Носії типу CD-R можуть бути записані самим користувачем на спеціальному CD-R-приводі. В основному тут застосовуються технології, засновані на зміні властивостей, відбиваючої речовини підкладки компакт-диску під дією променя лазеру. До речі, перезаписувані компакт-диски в кілька разів дорожче звичайних. Справа в тому, що в якості світловідбиваючого шару в них використовується вже не алюміній, а золото. Між іншим, подібні компакт-диски звичайно служать як мастерні для подальшого тиражування. Проте в ряді випадків CD-R-диски можна використати й для довгострокового архівування якої-небудь коштовної інформації. Помітимо, що читати CD-R-диск можна й на звичайному приводі, але, зрозуміло, тільки перший сеанс запису. Коли дивишся на не повністю записаний CD-R, область із інформацією виглядає більше темної й вона легко помітна. Писати інформацію привід починає від внутрішніх логічних доріжок до зовнішніх (від менших по діаметру до більших).

Варто відзначити основну різницю між аудіокомпакт-дисками й компакт-дисками із цифровими даними. Зрозуміло, що пропуск (неправильне читання) будь-якої западини на поверхні диска може призвести до втрати цілісності записаних даних. Це у свою чергу веде до відтворення невірної інформації або неможливості запуску.

Інша справа аудіокомпакт-диски. Тут пропуск декількох западин на диску практично не позначається на якості звучання. Справа в тому, що в цьому випадку рятує принцип інтерполяції. Як відомо, інтерполяція дозволяє відшукувати значення проміжних величин по вже відомих значеннях. Наприклад, припустимо, що на аудіодиску було записано три послідовних значення 10, 13 й 20. Допустимо, що друге число з деяких причин не прочиталося (наприклад, через забруднення або ушкодження поверхні диска). Лінійна інтерполяція для чисел 10 й 20 дає 15 [(10+20) /2]. Зрозуміло, отримане значення не збігається з вихідним, що, однак, у цьому випадку для кодування аналогового сигналу (музики) не має особливого значення, оскільки слухаючи музику це не відчується на слух.

Таким чином, зрозуміло, що привід для CD-ROM із цифровою інформацією - пристрій більше прецизійний, ніж плеєр, призначений тільки для аудіодисків.

СПИСОК ЛІТЕРАТУРИ

1. Довідник по лазерній техніці. М: Энергоатомиздат, 1991.

2. Дьяков В.Ф. Тарасов Л.В. Оптичне когерентне випромінювання. М.: Радянське радіо, 1974.

3. Оокоси Е. Оптоелектроніка й оптичний зв'язок. М.: Мир, 1988.

4. Федоров Б.Ф. Лазери. Основи пристрою й застосування. М.: ДОСААФ СРСР, 1988.

5. Зарецька І.Т. Гурій А.М. Соколов О.Ю. Інформатика. К.: Форум, 2004.