Los discos compactos ópticos aparecieron en el acceso general en 1982, el prototipo vio la luz incluso antes, en 1979. Inicialmente, los compactos se desarrollaron como un reemplazo para los discos de vinilo, como un medio mejor y más confiable. Se cree que los discos láser son el resultado del trabajo conjunto de equipos de dos corporaciones tecnológicas: la japonesa Sony y la holandesa Philips.
Al mismo tiempo, los científicos soviéticos
Alexander Prokhorov y
Nikolai Basov desarrollaron la tecnología básica de los "láseres fríos", que hizo posible la aparición de discos láser. Por su invención, fueron galardonados con el Premio Nobel. La tecnología evolucionó aún más, y en los años 70 Philips desarrolló una forma de grabar CD, que marcó el comienzo del CD. Inicialmente, los ingenieros de la compañía crearon ALP (audio de larga duración) como una alternativa a los discos de vinilo.
El diámetro de los discos ALP era de aproximadamente 30 centímetros. Un poco más tarde, los ingenieros redujeron el diámetro de los discos, mientras que el tiempo de reproducción disminuyó a 1 hora. Los discos láser y un dispositivo de reproducción para ellos fueron
demostrados por primera vez
por Philips en 1979. Después de eso, la compañía comenzó a buscar un socio para seguir trabajando en el proyecto: los desarrolladores consideraron que la tecnología era internacional, y fue difícil desarrollarla al nivel requerido y popularizarla por sí misma.
El comienzo de todo
La gerencia decidió tratar de establecer contactos con compañías tecnológicas de Japón, mientras que este país estaba a la vanguardia de las tecnologías de alta gama. Para hacer esto, los delegados de Philips fueron al país, lograron reunirse con el presidente de Sony, quien se interesó por la tecnología.
Casi de inmediato, se
formó un equipo de ingenieros de Philips-Sony, y desarrollaron las primeras especificaciones tecnológicas. El vicepresidente de Sony insistió en aumentar el volumen del disco, quería que el compacto acomodara la novena sinfonía de Beethoven, por lo que el volumen del disco se amplió de 1 hora a 74 minutos (existe la opinión de que esta es solo una hermosa historia de marketing). La cantidad de datos que cabe en dicho disco fue de 640 MB. Los ingenieros también desarrollaron parámetros de calidad de sonido. Por ejemplo, la frecuencia de muestreo de las señales estéreo se reguló a 44,1 kHz (para un canal de 22,05 kHz) con un ancho de bits de 16 bits cada una. Entonces apareció el estándar del Libro Rojo.
El nombre de la nueva tecnología no apareció repentinamente: se eligió entre varias opciones, incluyendo Minirack, Mini Disc, Compact Rack. Como resultado, los desarrolladores combinaron los dos nombres, obteniendo un disco compacto híbrido. Por último, pero no menos importante, este nombre fue elegido debido a la creciente popularidad de los casetes de audio (tecnología
Compact Cassette ).
Philips y Sony también jugaron un papel crucial en el desarrollo de la especificación para los primeros CD digitales, llamados el Libro Amarillo o CD-ROM. La nueva especificación hizo posible almacenar no solo audio, sino también texto y datos gráficos en discos. La determinación del tipo de disco se realizó automáticamente al leer el encabezado. El problema era que un CD compatible con el Libro Amarillo solo podía funcionar con un tipo específico de unidad que no era universal.
El 17 de agosto de 1982, se lanzó el primer CD en la fábrica de Philips en la ciudad alemana de Langenhagen. Grabó el álbum
The Visitors de ABBA. Vale la pena señalar que el revestimiento de barniz de los primeros discos no era de muy alta calidad, por lo que los compradores compactos a menudo los estropeaban. Con el tiempo, la calidad del disco ha mejorado. Los primeros años se usaron exclusivamente en equipos de alta fidelidad, se usaron como reemplazo de discos de vinilo y casetes.
Desde 2000, comenzaron a aparecer a la venta discos con una capacidad de 700 MB, lo que permitió grabar audio con una duración total de hasta 80 minutos. Reemplazaron por completo los discos de 650 MB del mercado. También hay 800 MB de medios, pero no eran adecuados para todas las unidades, por lo que estos discos no estaban particularmente extendidos. Fue posible aumentar la cantidad de espacio disponible para almacenar datos al reducir la distancia entre las pistas. Entonces, por ejemplo, para discos con una capacidad de 650 MB, la distancia entre pistas es de 1.7 micras, y para 800 MB de discos este indicador se reduce a 1.5 micras. Además, para el primero, la velocidad es de 1.41 m / s, y para el último de 1.39 m / s.
Como funciona
El disco consta de varias capas. El sustrato es de policarbonato, su espesor es de 1.2 mm, su diámetro es de 120 mm. Se coloca otra capa sobre el sustrato: metal (puede ser oro, plata o, con mayor frecuencia, aluminio). A continuación, la capa metálica se protege con barniz, que se aplica a la programación. El respaldo protege la capa metálica de manera confiable, por lo que los arañazos muy profundos interfieren con la lectura. El diámetro del orificio en el disco es de 15 mm.
El formato de almacenamiento de datos para los discos es
el Libro Rojo (discutido anteriormente). Los errores de lectura se corrigen utilizando el código Reed-Solomon, por lo que los rasguños leves no reducen la legibilidad del disco.
Los datos en el disco se graban en forma de una pista en espiral de los llamados pozos (huecos), que se extruyen en una base de policarbonato. Cada pozo tiene aproximadamente 100 nm de profundidad y 500 nm de ancho. La longitud del pozo es de 850 nm a 3.5 μm. Las pitas dispersan o absorben la luz, el sustrato se refleja. Por lo tanto, un disco grabado es un excelente ejemplo de una rejilla de difracción reflectante.
El disco se lee usando un rayo láser con una longitud de onda de 780 nm, que es emitido por un láser semiconductor. El principio de la lectura es registrar cambios en la intensidad de la luz reflejada. Entonces, el rayo láser converge en la capa de información, el diámetro del punto de luz en este caso es de 1.2 μm. La señal máxima se registra entre pozos. En caso de contacto con el pozo, se registra una menor intensidad de luz. Los cambios de intensidad se convierten en una señal eléctrica, con la que funciona el equipo.
Cómo crear un disco
- El primer paso es preparar los datos para ejecutar en la serie;
- La fotolitografía es la segunda etapa; este es el proceso de crear un sello de disco. Primero, se crea un disco de vidrio sobre el cual se aplica una capa de material fotorresistivo y se registra información en él. El material cambia las propiedades fisicoquímicas bajo la influencia de la luz;
- Los datos se registran con un rayo láser. Con el aumento de la potencia del láser (cuando necesita crear un pozo), los enlaces químicos de las moléculas del material fotorresistivo se destruyen y se congela;
- La fotorresistencia está grabada (de varias maneras, desde plasma hasta ácido), las áreas no afectadas por el láser se eliminan de la matriz;
- El disco se coloca en un baño de placas, donde se deposita una capa de níquel en su superficie;
- Los discos se estampan mediante moldeo por inyección, el disco de vidrio original se utiliza como fuente;
- A continuación, se rocía metal sobre la capa de información;
- Se aplica un barniz protector en el exterior, en el que ya se aplica una imagen gráfica.
¿Qué pasa con CD-RW?
CD-RW es un tipo de CD que apareció en 1997. Inicialmente, el estándar se llamaba
CD-Erasable (CD-E, CD borrable).
Fue un verdadero avance en el campo de la grabación y el almacenamiento de información. Después de todo, obtener un medio de almacenamiento económico y de gran capacidad era el sueño de miles de ingenieros y usuarios. CD-RW es similar en estructura y principio de funcionamiento a un CD normal, pero la capa de grabación es diferente: esta es una aleación especializada de calcogenuros. El plata-indio-antimonio-telurio más comúnmente utilizado. Cuando se calienta por encima de la temperatura de fusión, dicha aleación pasa de un estado cristalino a uno amorfo.
En este caso, la transición de fase es reversible, que es la base del proceso de reescritura. El grosor de la capa activa del disco es de solo 0.1 μm, por lo que es fácil actuar sobre la sustancia con un láser. El proceso de grabación ocurre bajo la influencia de un rayo láser, la capa activa en este caso pasa a la masa fundida (aquellas áreas afectadas por el láser). Luego, el calor se difunde en el sustrato y la masa fundida pasa a un estado amorfo. Para segmentos amorfos, características como la permitividad, el coeficiente de reflexión y, por lo tanto, el cambio de intensidad de la luz reflejada. Lleva información sobre la grabación en un disco. La lectura se realiza utilizando un láser de menor potencia, que no puede afectar la capa activa. Al grabar, la capa activa se calienta a 200 grados Celsius, lo que le permite hacer una transición de fase nuevamente a un estado cristalino.
El uso repetido de CD-RW conduce a la fatiga mecánica de la capa de trabajo. Por lo tanto, los ingenieros que desarrollaron la tecnología utilizaron sustancias con una baja tasa de acumulación de fatiga. CD-RW puede soportar alrededor de mil ciclos de doblaje.
DVD - ¡incluso más capacidad!
Los primeros DVD aparecieron en Japón en 1996, aparecieron como respuesta a la solicitud de usuarios y empresas que necesitaban medios cada vez más capaces. Inicialmente, varias empresas desarrollaron unidades de alta capacidad a la vez. Aparecieron dos áreas de desarrollo independientes: Multimedia Compact Disc (Philips y Sony), - Super Disc (8 grandes corporaciones, incluidas Toshiba y Time Warner). Un poco más tarde, ambas direcciones se fusionaron en una bajo la influencia de IBM. Ella convenció a sus socios de no repetir los eventos de la "guerra de formatos" cuando la batalla por la prioridad entre los estándares de videocasetes "Video Home System" y "Betamax" continuaba.
La tecnología se anunció en septiembre de 1995, en el mismo año, los desarrolladores publicaron especificaciones. La primera grabadora de DVD fue lanzada en 1997.
Fue posible aumentar la capacidad de grabación mientras se mantenían las dimensiones anteriores debido al uso de un láser rojo con una longitud de onda de 650 nm. El tono de la pista es dos veces más pequeño que el del CD y es de 0,74 μm.
Blu-ray: los medios ópticos más avanzados
Otro tipo de medio óptico con una densidad de datos mucho mayor que el CD o DVD. El estándar fue desarrollado por un consorcio internacional de BDA. El primer prototipo apareció en octubre de 2000.
La tecnología implica el uso de un láser de onda corta (longitud de onda de 405 nm), de donde proviene el nombre. La letra "e" se eliminó porque la expresión rayo azul se usa comúnmente en el idioma inglés y no se puede patentar. El uso de un láser azul (azul-violeta) permitió estrechar la pista a 0,32 μm, aumentando la densidad de grabación de datos. La velocidad de lectura de medios aumentó a 432 Mbps.
UDF - Formato de disco universal
UDF es una especificación de formato de sistema de archivos que es independiente del sistema operativo. Está diseñado para almacenar archivos en medios ópticos, tanto CD, DVD como Blu-Ray. UDF no tiene límites de 2 y 4 GB para archivos grabables, por lo que este formato es ideal para discos de alta capacidad: DVD y Blu-Ray.
Discos ópticos e internet
Las compañías tecnológicas continúan mejorando los discos ópticos. Entonces, Sony y Panasonic en 2016 pudieron aumentar la capacidad de los medios ópticos a 3.3 TB. Al mismo tiempo, el rendimiento del disco se mantiene, según los representantes de Sony, hasta 100 años.
Sin embargo, todos los tipos de discos ópticos están perdiendo popularidad gradualmente: con el desarrollo de Internet, ya no es necesario que los usuarios acumulen datos en los discos. La información se puede almacenar en la nube, lo cual es mucho más conveniente (cuánto más segura es otra pregunta). Los CD están lejos de ser tan populares como lo fueron hace unos años, pero lo más probable es que no estén completamente olvidados (como en el caso de los casetes de audio): se usarán para crear archivos de información comercial importante.
Si los discos ópticos de terabyte entran en serie, entonces su uso será limitado, tal vez con su ayuda distribuirán películas 4K y juegos modernos con una variedad de bonificaciones diferentes. Pero, sobre todo, se utilizarán para crear copias de seguridad. Y si Sony dice la verdad sobre la antigua seguridad de los datos grabados, entonces la empresa utilizará la nueva tecnología de manera muy activa.