ظهرت الأقراص المدمجة الضوئية بشكل عام في عام 1982 ، وشاهد النموذج الأولي الضوء حتى قبل ذلك - في عام 1979. في البداية ، تم تطوير الأقراص المدمجة كبديل لأقراص الفينيل ، كوسيلة أفضل وأكثر موثوقية. يُعتقد أن أقراص الليزر هي نتيجة العمل المشترك لفرق من شركتين للتكنولوجيا - اليابانية Sony و Dutch Philips.
في الوقت نفسه ، تم تطوير التكنولوجيا الأساسية لـ "الليزر البارد" ، والتي أتاحت ظهور أقراص الليزر ، من قبل العلماء السوفييتيين
ألكسندر بروكوروف ونيكولاي باسوف . لاختراعهم ، حصلوا على جائزة نوبل. تطورت التكنولوجيا أكثر من ذلك ، وفي السبعينيات طورت Philips طريقة لحرق الأقراص المضغوطة ، والتي تمثل بداية القرص المضغوط. في البداية ، أنشأ مهندسو الشركة ALP (تشغيل صوتي طويل) كبديل لسجلات الفينيل.
كان قطر أقراص ALP حوالي 30 سم. بعد ذلك بقليل ، قام المهندسون بخفض قطر الأقراص ، بينما انخفض وقت اللعب إلى ساعة واحدة. تم عرض أقراص الليزر وجهاز التشغيل الخاص بهم لأول مرة
بواسطة Philips في عام 1979. بعد ذلك ، بدأت الشركة في البحث عن شريك لمزيد من العمل في المشروع - نظر المطورون إلى التكنولوجيا على أنها دولية ، وكان من الصعب تطويرها إلى المستوى المطلوب وتعميمها بمفردها.
بداية كل شيء
قررت الإدارة محاولة إقامة اتصالات مع شركات التكنولوجيا من اليابان ، بينما كانت هذه الدولة في طليعة التقنيات المتقدمة. للقيام بذلك ، ذهب مندوبو Philips إلى البلاد ، وتمكنوا من مقابلة رئيس Sony ، الذي أصبح مهتمًا بالتكنولوجيا.
على الفور تقريبًا ، تم
تشكيل فريق من مهندسي Philips-Sony ، وقاموا بتطوير أول مواصفات تقنية. أصر نائب رئيس شركة Sony على زيادة حجم القرص ، وأراد أن يستوعب الميثاق السمفونية التاسعة لبيتهوفن ، والتي تم توسيع حجم القرص من ساعة إلى 74 دقيقة (هناك رأي مفاده أن هذه مجرد قصة تسويقية جميلة). وكان مقدار البيانات التي تناسبها على هذا القرص 640 ميغابايت. طور المهندسون أيضًا معايير جودة الصوت. على سبيل المثال ، تم تنظيم تردد أخذ العينات من إشارات ستيريو عند 44.1 كيلو هرتز (لقناة واحدة 22.05 كيلو هرتز) بعرض بت 16 بت لكل منهما. لذا ظهر معيار الكتاب الأحمر.
لم يظهر اسم التكنولوجيا الجديدة فجأة - لقد تم اختياره من بين عدة خيارات ، بما في ذلك Minirack و Mini Disc و Compact Rack. نتيجة لذلك ، قام المطورون بدمج الاسمين ، والحصول على قرص مضغوط مختلط. أخيرًا وليس آخرًا ، تم اختيار هذا الاسم نظرًا لتزايد شعبية الكاسيتات الصوتية (تقنية
الكاسيت المضغوط ).
لعبت Philips و Sony أيضًا دورًا مهمًا في تطوير مواصفات الأقراص المضغوطة الرقمية الأولى ، والتي تسمى Yellow Book أو CD-ROM. أتاحت المواصفات الجديدة تخزين ليس فقط الصوت ، ولكن أيضًا البيانات النصية والرسومات على الأقراص. تم تحديد نوع القرص تلقائيًا عند قراءة الرأس. كانت المشكلة أن القرص المضغوط المتوافق مع الكتاب الأصفر لا يمكن أن يعمل إلا مع نوع معين من محركات الأقراص التي لم تكن عالمية.
في 17 أغسطس 1982 ، تم إصدار أول قرص مضغوط في مصنع Philips في مدينة Langenhagen الألمانية. سجلت الألبوم
The Visitors by ABBA. تجدر الإشارة إلى أن الطلاء الورنيش للأقراص الأولى لم يكن بجودة عالية ، لذا فالمشترين المدمجين غالباً ما كانوا يفسدونهم. بمرور الوقت ، تحسنت جودة القرص. في السنوات القليلة الأولى كانت تستخدم حصرا في معدات مرحبا فاي ، كانت تستخدم كبديل لسجلات الفينيل وأشرطة الكاسيت.
منذ عام 2000 ، بدأت الأقراص التي تبلغ سعتها 700 ميغابايت في الظهور للبيع ، مما أتاح تسجيل الصوت لمدة إجمالية تصل إلى 80 دقيقة. استبدلوا بالكامل أقراص 650 ميغابايت من السوق. هناك أيضًا 800 ميغا بايت من الوسائط ، لكنها لم تكن مناسبة لجميع محركات الأقراص ، لذلك لم تكن هذه الأقراص واسعة الانتشار. كان من الممكن زيادة مقدار المساحة المتاحة لتخزين البيانات عن طريق تقليل المسافة بين المسارات. لذلك ، على سبيل المثال ، بالنسبة للأقراص ذات سعة 650 ميجابايت ، تبلغ المسافة بين المسارات 1.7 ميكرون ، وبالنسبة لـ 800 ميجابايت من الأقراص يتم تقليل هذا المؤشر إلى 1.5 ميكرون. بالنسبة للسابقتين ، تبلغ السرعة 1.41 م / ث ، وللأخير 1.39 م / ث.
كيف يعمل؟
يتكون القرص من عدة طبقات. الركيزة هي البولي ، سمكها 1.2 ملم ، قطرها 120 ملم. يتم وضع طبقة أخرى على الركيزة - المعدن (يمكن أن يكون الذهب والفضة أو الألومنيوم في معظم الأحيان). بعد ذلك ، يتم حماية الطبقة المعدنية بالورنيش ، والتي يتم تطبيقها على الجدول. يحمي الغطاء الطبقة المعدنية بشكل موثوق ، لذلك تتداخل الخدوش العميقة جدًا مع القراءة. قطر الثقب في القرص 15 مم.
تنسيق تخزين البيانات للأقراص هو
Red Book (تمت مناقشته أعلاه). يتم تصحيح أخطاء القراءة باستخدام رمز Reed-Solomon ، لذلك لا تقلل خدوش الضوء من قابلية قراءة القرص.
يتم تسجيل البيانات الموجودة على القرص في شكل مسار حلزوني من ما يسمى الحفر (فترات الاستراحة) ، والتي يتم قذفها على أساس البولي. يبلغ عمق كل حفرة حوالي 100 نانومتر وعرضها 500 نانومتر. طول الحفرة من 850 نانومتر إلى 3.5 ميكرون. Pitas مبعثر أو امتصاص الضوء ، ويعكس الركيزة. وبالتالي ، فإن القرص المسجل هو مثال ممتاز لشبكة الحيود العاكسة.
تتم قراءة القرص باستخدام حزمة ليزر بطول موجة 780 نانومتر ، والتي ينبعث منها ليزر أشباه الموصلات. مبدأ القراءة هو تسجيل التغييرات في شدة الضوء المنعكس. لذلك ، يتقارب شعاع الليزر على طبقة المعلومات ، وقطر بقعة الضوء في هذه الحالة هو 1.2 ميكرون. يتم تسجيل أقصى إشارة بين الحفر. في حالة ملامسة الحفرة ، يتم تسجيل شدة إضاءة منخفضة. يتم تحويل التغييرات في الكثافة إلى إشارة كهربائية ، والتي تعمل بها المعدات.
كيفية إنشاء قرص
- الخطوة الأولى هي إعداد البيانات لتشغيلها في السلسلة ؛
- الطباعة الضوئية هي المرحلة الثانية ؛ هذه هي عملية إنشاء ختم القرص. أولاً ، يتم إنشاء قرص زجاجي يتم تطبيق طبقة من مادة مقاومة به الضوء ، ويتم تسجيل المعلومات عليه. تغير المادة الخواص الفيزيائية والكيميائية تحت تأثير الضوء ؛
- يتم تسجيل البيانات باستخدام شعاع الليزر. مع زيادة قوة الليزر (عندما تحتاج إلى إنشاء حفرة) ، يتم تدمير الروابط الكيميائية لجزيئات المادة المقاومة للضوء ، وتتجمد ؛
- محفور مقاوم الضوء (بطرق مختلفة ، من البلازما إلى الحمض) ، تتم إزالة المناطق غير المتأثرة بالليزر من المصفوفة ؛
- يتم وضع القرص في حمام الطلاء ، حيث يتم إيداع طبقة من النيكل على سطحه ؛
- يتم ختم الأقراص عن طريق الحقن ، ويستخدم القرص الزجاجي الأصلي كمصدر ؛
- بعد ذلك ، يتم رش المعدن على طبقة المعلومات ؛
- يتم تطبيق ورنيش واقي من الخارج ، حيث يتم تطبيق صورة رسومية بالفعل.
ماذا عن CD-RW؟
CD-RW هو نوع من الأقراص المدمجة التي ظهرت في عام 1997. في البداية ، كان المعيار يسمى
CD-Erasable (CD-E ، CD قابل للمسح).
لقد كان إنجازًا حقيقيًا في مجال تسجيل المعلومات وتخزينها. بعد كل شيء ، للحصول على وسيلة تخزين غير مكلفة وواسعة كان حلم الآلاف من المهندسين والمستخدمين. يشبه CD-RW في هيكل ومبدأ التشغيل للقرص المضغوط العادي ، ولكن طبقة التسجيل مختلفة - فهذه عبارة عن سبيكة متخصصة من مركبات الكالكوجين. الأكثر استخداما الفضة الإنديوم الأنتيمون التيلوريوم. عند تسخينها فوق درجة حرارة الانصهار ، تنتقل هذه سبيكة من حالة بلورية إلى حالة غير متبلورة.
في هذه الحالة ، يكون انتقال المرحلة قابلاً للانعكاس ، وهو الأساس لعملية إعادة الكتابة. سمك الطبقة النشطة من القرص هو فقط 0.1 ميكرون ، لذلك فمن السهل أن تعمل على المادة باستخدام الليزر. تحدث عملية التسجيل تحت تأثير شعاع الليزر ، حيث تنتقل الطبقة النشطة في هذه الحالة إلى الذوبان (تلك المناطق المتأثرة بالليزر). ثم تنتشر الحرارة في الركيزة ، ويمتد الذوبان إلى حالة غير متبلورة. بالنسبة للقطاعات غير المتبلورة ، فإن الخصائص مثل السماحية ومعامل الانعكاس وبالتالي ، تعكس تغير شدة الضوء. يحمل معلومات حول التسجيل على قرص. تتم القراءة باستخدام ليزر ذي طاقة منخفضة ، لا يمكن أن يؤثر على الطبقة النشطة. عند التسجيل ، يتم تسخين الطبقة النشطة إلى 200 درجة مئوية ، مما يسمح لها بالانتقال مرة أخرى إلى الحالة البلورية.
الاستخدام المتكرر للـ CD-RW يؤدي إلى التعب الميكانيكي لطبقة العمل. لذلك ، استخدم المهندسون الذين طوروا التكنولوجيا مواد ذات معدل تراكم تعب منخفض. يمكن CD-RW تحمل حوالي ألف دورات الدبلجة.
DVD - سعة أكبر!
ظهرت أول أقراص DVD في اليابان في عام 1996 ، وظهرت استجابة لطلب المستخدمين والشركات الذين يحتاجون إلى وسائط أكثر وأكثر رحابة. في البداية ، تم تطوير محركات الأقراص عالية السعة من قبل العديد من الشركات في وقت واحد. ظهر منطقتان مستقلتان للتطوير: قرص مضغوط متعدد الوسائط (Philips و Sony) ، - Super Disc (8 شركات كبيرة ، من بينها Toshiba و Time Warner). بعد ذلك بقليل ، تم دمج كلا الاتجاهين في اتجاه واحد تحت تأثير IBM. لقد أقنعت شركائها بعدم تكرار أحداث "حرب التنسيق" عندما كانت المعركة من أجل الأولوية بين معايير شريط الفيديو "نظام الفيديو المنزلي" و "Betamax".
تم الإعلان عن هذه التقنية في سبتمبر 1995 ، وفي نفس العام ، نشر مطورو المواصفات. تم إصدار أول ناسخ أقراص DVD في عام 1997.
كان من الممكن زيادة سعة التسجيل مع الحفاظ على الأبعاد السابقة بسبب استخدام الليزر الأحمر بطول موجة 650 نانومتر. الملعب المسار أصغر مرتين من ذلك من القرص المضغوط و 0.74 ميكرون.
هذه التطبيقات تقنية بلو راي - الوسائط البصرية الأكثر تقدما
نوع آخر من الوسائط الضوئية ذات كثافة بيانات أعلى بكثير من الأقراص المضغوطة أو أقراص DVD. تم تطوير المعيار من قبل كونسورتيوم دولي من BDA. النموذج الأولي الأول ظهر في أكتوبر 2000.
تتضمن التكنولوجيا استخدام ليزر قصير الموجة (الطول الموجي 405 نانومتر) ، حيث يأتي الاسم من. تمت إزالة الحرف "e" لأن تعبير بلو راي يستخدم بشكل شائع في اللغة الإنجليزية ولا يمكن تسجيل براءة اختراعه. جعل استخدام الليزر الأزرق (الأزرق البنفسجي) من الممكن تضييق المسار إلى 0.32 ميكرون ، مما يزيد من كثافة تسجيل البيانات. زيادة سرعة قراءة الوسائط إلى 432 ميجابت في الثانية.
UDF - تنسيق القرص العالمي
UDF هي مواصفات تنسيق نظام ملفات مستقلة عن نظام التشغيل. وهو مصمم لتخزين الملفات على الوسائط البصرية - كل من الأقراص المضغوطة وأقراص DVD و Blu-Ray. لا يحتوي UDF على حدود 2 و 4 جيجابايت للملفات القابلة للتسجيل ، لذلك هذا التنسيق مثالي للأقراص عالية السعة - DVD و Blu-Ray.
الأقراص الضوئية والإنترنت
تواصل شركات التكنولوجيا تحسين الأقراص الضوئية. لذلك ، تمكنت سوني وباناسونيك مرة أخرى في عام 2016 من زيادة قدرة الوسائط البصرية إلى 3.3 تيرابايت. في الوقت نفسه ، يتم الحفاظ على أداء القرص ، وفقًا لممثلي Sony ، حتى 100 عام.
ومع ذلك ، فإن جميع أنواع الأقراص الضوئية تفقد تدريجيا شعبية - مع تطور الإنترنت ، لم تعد هناك حاجة للمستخدمين لتجميع البيانات على الأقراص. يمكن تخزين المعلومات في السحابة ، والتي هي أكثر ملاءمة (كم أكثر أمانا هو سؤال آخر). الأقراص المدمجة بعيدة عن أن تكون شائعة كما كانت قبل بضع سنوات ، لكنها على الأرجح ليست في غياهب النسيان الكامل (كما في حالة أشرطة الصوت) - سيتم استخدامها لإنشاء أرشيفات للمعلومات التجارية الهامة.
إذا دخلت الأقراص الضوئية تيرابايت في سلسلة ، فسيكون استخدامها محدودًا - ربما بمساعدتهم سيقومون بتوزيع أفلام 4K والألعاب الحديثة بمجموعة متنوعة من المكافآت المختلفة. ولكن الأهم من ذلك كله أنها سوف تستخدم لإنشاء نسخ احتياطية. وإذا كانت Sony تخبر عن الحقيقة المتعلقة بالسلامة القديمة للبيانات المسجلة ، فسوف تستخدم الشركة التكنولوجيا الجديدة بنشاط شديد.