
光学光盘于1982年出现在大众面前,原型机甚至更早就在1979年问世。最初,光盘是作为乙烯基光盘的替代品而开发的,它是一种更好,更可靠的介质。 可以相信,激光盘是两个技术公司-日本索尼和荷兰飞利浦公司的团队共同努力的结果。
此外,苏联科学家
亚历山大·普罗霍罗夫 (
Alexander Prokhorov)和
尼古拉 ·巴索夫 (
Nikolai Basov )开发了“冷激光器”的基本技术,使激光光盘的出现成为可能。 他们的发明获得了诺贝尔奖。 该技术得到了进一步发展,在70年代,飞利浦开发了一种刻录CD的方法,这标志着CD的开始。 最初,该公司的工程师创建了ALP(长效音频)来替代黑胶唱片。
ALP光盘的直径约为30厘米。 稍后,工程师减小了光盘的直径,同时将播放时间减少到1小时。 飞利浦在1979年首次
演示了激光光盘及其播放设备。 之后,该公司开始寻找合作伙伴对该项目进行进一步的工作-开发人员认为该技术是国际性的,很难将其开发到所需的水平并自行推广。
一切的开始
管理层决定尝试与日本的技术公司建立联系,而日本则处于高端技术的最前沿。 为此,飞利浦代表前往该国,设法与对技术产生兴趣的索尼总裁会面。
几乎立即,飞利浦-索尼工程师
组成了一个团队,他们制定了第一个技术规范。 索尼副总裁坚持增加磁盘的容量,他希望CD能够容纳贝多芬的第九交响曲,为此,磁盘的容量从1小时扩大到74分钟(有观点认为这只是一个美丽的营销故事)。 此类磁盘上可容纳的数据量为640 MB。 工程师还开发了声音质量参数。 例如,立体声信号的采样频率被调节为44.1 kHz(一个通道为22.05 kHz),每个比特宽度为16位。 因此出现了红皮书标准。
新技术的名称没有突然出现-它是从多个选项中选择的,包括Minirack,Mini Disc,Compact Rack。 结果,开发人员将两个名称结合在一起,得到了混合光盘。 最后但并非最不重要的一点是,由于录音带(
紧凑型录音带技术)的日益普及而选择了此名称。
飞利浦和索尼在开发首张数字CD规范(黄皮书或CD-ROM)中也发挥了关键作用。 新规范使不仅可以在磁盘上存储音频,而且还可以存储文本和图形数据。 读取标题时,将自动完成磁盘类型的确定。 问题在于,兼容Yellow Book的CD只能与非通用的特定类型的驱动器一起使用。
1982年8月17日,第一张CD在德国兰根哈根市的飞利浦工厂发行。 它录制了ABBA的专辑
The Visitors 。 值得注意的是,第一个光盘的清漆涂层质量不是很高,因此紧凑的购买者经常将它们宠坏。 随着时间的推移,磁盘质量已经提高。 最初几年,它们仅用于高保真音响设备,被用来代替黑胶唱片和录音带。

自2000年以来,容量为700 MB的光盘开始发售,这使得录制音频的总时间长达80分钟成为可能。 他们完全取代了市场上的650 MB磁盘。 也有800 MB的介质,但是它们并不适合所有驱动器,因此此类磁盘并不是特别普及。 通过减少磁道之间的距离,可以增加可用于存储数据的空间量。 因此,例如,对于容量为650 MB的磁盘,磁道之间的距离为1.7微米,而对于800 MB的磁盘,此指示器减小为1.5微米。 同样,对于前者,速度为1.41 m / s,对于后者,速度为1.39 m / s。

如何运作
磁盘由几层组成。 基底是聚碳酸酯,其厚度为1.2mm,其直径为120mm。 另一层放置在基材上-金属(可以是金,银或大多数情况下是铝)。 接下来,用清漆保护金属层,然后将其应用于日程表。 背衬可靠地保护了金属层,因此非常深的划痕会干扰读数。 圆盘上的孔的直径为15毫米。
磁盘的数据存储格式为《
红皮书》 (上面讨论)。 使用Reed-Solomon码可以纠正读取错误,因此,轻微的刮擦不会降低光盘的可读性。
光盘上的数据以螺旋轨迹的形式记录在所谓的凹坑(凹坑)中,凹坑以聚碳酸酯为基础挤出。 每个凹坑深约100 nm,宽约500 nm。 凹坑长度为850nm至3.5μm。 皮塔斯散射或吸收光,基材反射。 因此,记录盘是反射衍射光栅的一个很好的例子。
使用半导体激光器发出的波长为780 nm的激光束读取光盘。 读取的原理是记录反射光强度的变化。 因此,激光束会聚在信息层上,在这种情况下,光斑的直径为1.2μm。 在凹坑之间记录最大信号。 与凹坑接触时,会记录较低的光强度。 强度的变化会转换为电信号,设备可以使用该信号。
如何创建磁盘
- 第一步是准备要在系列中运行的数据。
- 光刻是第二阶段;这是创建磁盘标记的过程。 首先,创建玻璃盘,在其上施加一层光敏材料,并在其上记录信息。 该材料在光的影响下会改变其理化性质。
- 使用激光束记录数据。 随着激光功率的增加(当需要创建凹坑时),光致抗蚀材料分子的化学键被破坏,并冻结;
- 蚀刻光致抗蚀剂(以各种方式,从等离子体到酸),从基体上去除不受激光影响的区域;
- 将圆盘放在电镀槽中,在其表面上沉积一层镍。
- 圆盘通过注塑成型冲压而成,原始玻璃圆盘用作光源;
- 接下来,将金属喷涂到信息层上;
- 在外部已涂有图形图像的保护性清漆上。
CD-RW呢?
CD-RW是1997年出现的一种CD。 最初,该标准称为
CD-Erasable (CD-E,可擦除CD)。
这是信息记录和存储领域的真正突破。 毕竟,获得廉价且强大的存储介质是成千上万的工程师和用户的梦想。 CD-RW在结构和操作原理上与常规CD类似,但记录层不同-这是硫族化物的特殊合金。 最常用的银-铟-锑-碲。 当加热到高于熔化温度时,这种合金从结晶态转变为非晶态。
在这种情况下,相变是可逆的,这是重写过程的基础。 盘的活性层的厚度仅为0.1μm,因此很容易用激光作用在物质上。 记录过程在激光束的影响下发生,在这种情况下,有源层进入熔体(受激光影响的区域)。 然后,热扩散到基板中,并且熔体变成非晶态。 对于无定形链段,介电常数,反射系数以及反射光强度等特性都会发生变化。 它带有有关在光盘上刻录的信息。 使用较低功率的激光执行读取,这不会影响有源层。 记录时,将有源层加热到200摄氏度,这使其可以再次相转变为结晶态。
反复使用CD-RW会导致工作层机械疲劳。 因此,开发该技术的工程师使用了疲劳累积率低的物质。 CD-RW可以承受大约一千次转录。
DVD-更大的容量!
首批DVD于1996年在日本出现,它们是对需要越来越大的媒体的用户和企业的回应。 最初,几家公司同时开发了大容量驱动器。 出现了两个独立的开发领域:多媒体光盘(飞利浦和索尼),-超级光盘(包括东芝和时代华纳在内的8家大公司)。 不久之后,在IBM的影响下,两个方向合并为一个方向。 当说服盒式磁带标准“ Video Home System”和“ Betamax”之间的优先权争夺战继续进行时,她说服她的合作伙伴不要重复“格式大战”的事件。

该技术于1995年9月宣布,同年,开发人员发布了规范。 第一个DVD刻录机于1997年发布。
由于使用了波长为650 nm的红色激光,可以在保持先前尺寸的同时增加记录容量。 轨道间距是CD的两倍,为0.74μm。
蓝光-最先进的光学媒体
具有比CD或DVD高得多的数据密度的另一种光学介质。 该标准由BDA的国际协会开发。 第一个原型出现在2000年10月。
该技术涉及使用短波激光(波长405 nm),其名称来自此。 删除字母“ e”是因为蓝光一词在英语中是常用的,不能申请专利。 使用蓝色(蓝紫色)激光可以将轨道缩小到0.32μm,从而增加了数据记录的密度。 媒体读取速度增加到432 Mbps。
UDF-通用磁盘格式
UDF是与操作系统无关的文件系统格式规范。 它旨在将文件存储在光学介质上,包括CD,DVD和Blu-Ray。 UDF对可录制文件没有2 GB和4 GB的限制,因此,这种格式非常适合大容量光盘-DVD和Blu-Ray。
光盘和互联网
科技公司不断改进光盘。 因此,索尼和松下早在2016年就能够将光学媒体的容量增加到3.3 TB。 同时,根据索尼代表的说法,磁盘性能可以维持长达100年。
然而,所有类型的光盘正逐渐失去流行性-随着Internet的发展,用户不再需要在磁盘上累积数据。 信息可以存储在云中,这更加方便(另一个问题有多安全)。 CD远没有像几年前那样流行,但是CD很有可能没有被完全淘汰(例如录音带),它们将被用来创建重要商业信息的档案。
如果TB级光盘进入批量生产,那么它们的使用将受到限制-也许在他们的帮助下,他们将发行具有各种不同奖励的4K电影和现代游戏。 但最重要的是,它们将用于创建备份。 而且,如果索尼说出了有关已记录数据的古老安全性的真相,那么该公司将非常积极地使用新技术。