Optički kompakt-diskovi postali su dostupni javnosti 1982. godine, a prototip je predstavljen još ranije — 1979. godine. Prvotno su kompaktni diskovi razvijeni kao zamjena za vinile, kao kvalitetniji i pouzdaniji medij. Smatra se da su laserski diskovi rezultat suradnje timova dviju tehnoloških korporacija — japanske Sony i nizozemske Philips.
Osnovna tehnologija 'hladnih lasera', koja je omogućila pojavu laserskih diskova, bila je razvijena od strane ruskih znanstvenika. i . Za svoje izum su nagrađeni Nobelovom nagradom. Kasnije se tehnologija razvijala, a 70-ih godina Philips je razvio način snimanja kompaktnih diskova, što je označilo početak CD-a. U početku su inženjeri tvrtke stvorili ALP (audio long play) kao alternativu vinilnim pločama.
Promjer ALP-diskova iznosio je otprilike 30 centimetara. Nešto kasnije inženjeri su smanjili promjer diskova, a vrijeme reprodukcije smanjeno je na 1 sat. Laserski diskovi i uređaj za njihovo reproduciranje prvi put su Philipsu 1979. godine. Nakon toga, tvrtka je počela tražiti partnera za daljnji rad na projektu — tehnologija je viđena kao međunarodna, a razvijati je i popularizirati vlastitim snagama bilo je teško.
Početak svega
Uprava je odlučila pokušati uspostaviti kontakte s tehnološkim kompanijama iz Japana, koja je tada bila na vrhuncu hi-end tehnologija. U tu svrhu, delegati Philipsa su otišli u zemlju, gdje su se uspjeli sastati s predsjednikom Sonyja, koji je bio zainteresiran za tehnologiju.
Gotovo odmah je Tim inženjera Philips-Sony razvio je prve specifikacije tehnologije. Potpredsjednik Sonyja inzistirao je na povećanju kapaciteta diska, želio je da kompakt može smjestiti Devetu simfoniju Beethovna, zbog čega je veličina diska proširena s 1 sata na 74 minuta ( postoje i mišljenja da je to jednostavno lijepa marketinška priča). Kapacitet podataka koji se mogu smjestiti na takav disk iznosio je 640 MB. Inženjeri su također razvili parametre kvalitete zvuka. Na primjer, učestalost uzorkovanja stereo signala regulirana je na razini od 44,1 kHz (za jedan kanal 22,05 kHz) s dubinom svakog od 16 bitova. Tako je nastao standard Red Book.
Naziv nove tehnologije nije se pojavio odjednom — odabrali su ga iz nekoliko opcija, uključujući Minirack, Mini Disc, Compact Rack. Na kraju su programeri spojili dva naziva, dobivši hibridni Compact Disc. Ne manje važno, to je ime odabrano zbog rastuće popularnosti audio kaseta (tehnologija ).
Philips i Sony također su odigrali ključnu ulogu u razvoju specifikacije prvih digitalnih kompaktnih diskova, koja je dobila naziv Yellow Book ili CD-ROM. Nova specifikacija omogućila je pohranu na diskovima ne samo audio već i tekstualnih i grafičkih podataka. Tip diska automatski se određivao pri čitanju zaglavlja. Problem je bio u tome što kompakt-disk koji je bio u skladu s standardom Yellow Book mogao raditi samo s određenim tipovima uređaja za skladištenje koji nisu bili univerzalni.
17. kolovoza 1982. godine u tvornici Philips u njemačkom gradu Langenhagenu proizveden je prvi CD. Na njemu je snimljen album grupe ABBA. Treba napomenuti da je lak od prvih diskova bio ne previše kvalitetan, pa su kupci često oštetili kompaktne diskove. Tijekom vremena kvaliteta diskova se poboljšala. Prvih nekoliko godina koristili su se isključivo u hi-fi opremi, te su korišteni kao zamjena za vinile i kasete.
Od 2000. godine na tržištu su se počeli pojavljivati diskovi kapaciteta 700 MB, koji su omogućili snimanje audiozapisa ukupne dužine do 80 minuta. Potpuno su potisnuli na tržištu diskove kapaciteta 650 MB. Postoje i mediji kapaciteta 800 MB, ali nisu bili kompatibilni sa svim pogonima, pa takvi diskovi nisu dobili široku upotrebu. Povećanje kapaciteta prostora dostupnog za pohranu podataka postignuto je smanjenjem razmaka između staza. Na primjer, kod diskova kapaciteta 650 MB razmak između staza iznosi 1,7 µm, dok je kod diskova kapaciteta 800 MB ova vrijednost smanjena na 1,5 µm. Također, kod prvih brzina iznosi 1,41 m/s, a kod drugih 1,39 m/s.
Kako to funkcionira
Disk se sastoji od više slojeva. Podloga je polikarbonatna, debljine 1,2 mm, promjera 120 mm. Na podlogu se postavlja još jedan sloj — metal (to može biti zlato, srebro ili, najčešće — aluminij). Zatim se metalni sloj štiti lakom, na koji se nanosi grafika. Podloga sigurno štiti metalni sloj, tako da vrlo duboke ogrebotine ometaju čitanje. Promjer otvora u disku iznosi 15 mm.
Format pohrane podataka za diskove — (o tome je već bilo riječi). Greške prilikom čitanja ispravljaju se uz pomoć Reed-Solomon koda, tako da blage ogrebotine ne smanjuju čitljivost diska.
Podaci se na disk zapisuju u obliku spiralne staze od takozvanih pitova (udubljenja), koja se iscrtavaju u polikarbonatnoj podlozi. Dubina svakog pita iznosi otprilike 100 nm, širina — 500 nm. Duljina pita varira od 850 nm do 3,5 µm. Piti raspršuju ili apsorbiraju svjetlost, podloga — reflektira. Tako je zapisani disk izvrstan primjer reflektivne difrakcijske rešetke.
Disk se očitava uz pomoć laserske zrake valne duljine 780 nm, koju emitira poluvodički laser. Načelo očitanja temelji se na registraciji promjene intenziteta reflektirane svjetlosti. Tako se laserska zraka sakuplja na informacijskom sloju, a promjer svjetlosne točke u ovom slučaju iznosi 1,2 µm. Maksimalni signal registrira se između pitova. U slučaju da svjetlost padne na pit, registrira se manja intenzitet svjetlosti. Promjene intenziteta pretvaraju se u električni signal s kojim radi oprema.
Kako se stvara disk
- Prvi korak uključuje pripremu podataka za pokretanje serije;
- Fotolitografija — drugi korak, to je proces stvaranja šablona diska. Prvo se stvara stakleni disk na koji se nanosi sloj fotosenzitivnog materijala, na njega se i zapisuje informacija. Materijal mijenja fizičko-hemijska svojstva pod utjecajem svjetlosti;
- Zapis podataka se vrši korišćenjem laserskog zraka. Povećanjem snage lasera (kada je potrebno stvoriti pit) hemijske veze molekula fotosenzitivnog materijala se razaraju i on se stvrdnjava;
- Fotosenzitivni materijal se etch-uje (različitim metodama, od plazme do kiseline), sa matrice se uklanjaju područja koja nisu bila izložena uticaju lasera;
- Disk se stavlja u galvansku kupku, gdje se na njegovu površinu nanosi sloj nikla;
- Diskovi se oblikuju livenjem pod pritiskom, kao izvorni materijal koristi se izvorni stakleni disk;
- Nakon toga se na informativni sloj nanosi metal;
- Na vanjsku stranu se nanosi zaštitni lak, na koji se već nanosi grafički prikaz.
A šta je sa CD-RW?
CD-RW je vrsta kompakt-diska koja se pojavila 1997. godine. Prvobitno je standard nosio naziv (CD-E, brisivi kompakt-disk).
To je bio pravi proboj u oblasti snimanja i skladištenja informacija. Jer dobiti jeftin i kapacitetan medij za informacije bila je želja hiljada inžinjera i korisnika. CD-RW je sličan po strukturi i principu rada kao obični CD, ali sloj za snimanje je drugačiji — to je specijalizovana legura halogenida. Najčešće se koristi legura srebra-indij-antimon-telur. Kada se zagrije iznad temperature topljenja, takva legura prelazi iz kristalnog u amorfno stanje.
Fazna promjena u ovom slučaju je obrnuta, što je osnova za proces prepisivanja. Debljina aktivnog sloja diska iznosi samo 0,1 μm, pa laser lako djeluje na tvar. Proces snimanja odvija se djelovanjem laserske zrake, aktivni sloj u tom slučaju prelazi u stanje taljenja (one njegove oblasti na koje je laserski djelovano). Nakon toga, toplina difundira u podlogu, a taljenje prelazi u amorfno stanje. Kod amorfnih dijelova mijenjaju se takve karakteristike kao što su dielektrična prozirnost, koeficijent refleksije i, stoga, intenzitet odražene svjetlosti. Ona nosi informacije o snimanju na disku. Čitanje se vrši uz pomoć lasera manje snage, koji ne može utjecati na aktivni sloj. Tijekom snimanja, aktivni sloj se zagrijava do 200 stepeni Celzijusa, što mu omogućava da ponovno izvrši faznu promjenu u kristalno stanje.
Višekratna upotreba CD-RW dovodi do mehaničkog umora radnog sloja. Stoga su inženjeri koji su razvijali tehnologiju koristili tvari s niskim koeficijentom akumulacije umora. CD-RW može podnijeti oko tisuću ciklusa prepisivanja.
DVD — još veći kapacitet!
Prvi DVD-ovi pojavili su se u Japanu 1996. godine, došli su kao odgovor na zahtjev korisnika i poslovanja kojima su bili potrebni sve veći uređaji za pohranu. U početku su visoko kapacitetni diskovi razvijani od strane nekoliko kompanija. Pojavila su se dva neovisna pravca razvoja: Multimedia Compact Disc (Philips i Sony), — Super Disc (8 velikih korporacija, uključujući Toshiba i Time Warner). Malo kasnije, oba pravca su se spojila pod utjecajem korporacije IBM. Ona je uvjerila partnere da ne ponavljaju događaje iz vremena „rata formata“, kada se vodila bitka za prioritet između standarda videokaseta „Video Home System“ i „Betamax“.
Tehnologija je najavljena u rujnu 1995. godine, iste godine su razvijatelji objavili specifikacije. Prvi DVD-pisač je ugledao svjetlo dana 1997. godine.
Povećanje kapaciteta snimanja uz zadržavanje prethodnih dimenzija postignuto je korištenjem crvenog lasera s valnom duljinom od 650 nm. Korak tragova pritom je dvostruko manji nego kod CD-a i iznosi 0,74 μm.
Blu-Ray — najmoderniji optički medij
Još jedna vrsta optičkog medija s mnogo višom gustoćom zapisivanja podataka nego CD ili DVD. Standard je razvijen od strane međunarodnog konzorcija BDA. Prvi prototip pojavio se u listopadu 2000. godine.
Tehnologija predviđa korištenje kratkovalnog lasera (valna duljina 405 nm), odakle i dolazi naziv. Slovo „e“ je uklonjeno jer je izraz blue ray općeprihvaćen u engleskom jeziku i ne može se patentirati. Korištenje plavog (plavo-ljubičastog) lasera omogućilo je sužavanje staze na 0,32 μm, povećavajući gustoću zapisivanja podataka. Brzina čitanja medija povećana je na 432 Mbit/s.
UDF — univerzalni format diska
UDF je specifikacija formata datotečnog sustava koja nije ovisna o operativnom sustavu. Razvijena je za pohranu datoteka na optičkim medijima — kako CD-ima, tako i DVD-ima i Blu-Ray-ima. UDF nema ograničenja od 2 i 4 GB za zapisane datoteke, tako da je ovaj format savršen za diskove povećanog kapaciteta — DVD i Blu-Ray.
Optički diskovi i internet
Tehnološke tvrtke nastavljaju poboljšavati optičke diskove. Tako su Sony i Panasonic još 2016. godine uspjeli povećati kapacitet optičkih medija na 3,3 TB. Pri tome radna sposobnost diskova ostaje, prema riječima predstavnika Sonya, i do 100 godina.
Ipak, svi tipovi optičkih diskova postupno gube popularnost — s razvojem interneta nestaje potreba korisnika za pohranom podataka na diskove. Information se može pohranjivati u oblaku, što je mnogo praktičnije (koliko je to sigurnije — drugo je pitanje). Kompakt disci više nisu toliko popularni kao prije nekoliko godina, ali potpuno zaboravljanje (kao u slučaju audio kaseta) im, vjerojatno, ne prijeti — koristit će se za izradu arhiva važnih poslovnih informacija.
Ako terabajtni optički diskovi uđu u serijsku proizvodnju, njihova primjena bit će ograničena — možda će se s njihovom pomoću distribuirati filmovi u 4K i moderne igre s različitim bonusima. No najviše će se koristiti za izradu sigurnosnih kopija. I ako Sony govori istinu o stogodišnjoj trajnosti pohranjenih podataka, tada će poslovanje vrlo aktivno koristiti novu tehnologiju.
Izvor: habr.com
