תקליטורים אופטיים הפכו לזמינים לציבור בשנת 1982, אב הטיפוס שוחרר עוד קודם לכן - בשנת 1979. בתחילה פותחו תקליטורים כתחליף לדיסקי ויניל, כמדיה איכותית ואמינה יותר. מאמינים שדיסקי לייזר הם תוצאה של עבודה משותפת בין צוותים של שני תאגידי טכנולוגיה - סוני היפנית ופיליפס ההולנדית.
במקביל, הטכנולוגיה הבסיסית של "לייזרים קרים", שאיפשרה הופעת דיסקים לייזר, פותחה על ידי מדענים סובייטים и . הם זכו בפרס נובל על המצאתם. הטכנולוגיה התפתחה עוד יותר, ובשנות ה-70 פיליפס פיתחה שיטה להקלטת דיסקים קומפקטיים, שסימנה את תחילתו של התקליטור. ראשית, מהנדסי החברה יצרו את ALP (שמע ארוך אודי) כחלופה לתקליטי ויניל.
הקוטר של דיסקי ה-ALP היה כ-30 סנטימטרים. מעט מאוחר יותר, המהנדסים הפחיתו את קוטר הדיסקים, וזמן הנגינה הצטמצם לשעה. דיסקי לייזר ומכשיר השמעה עבורם היו הראשונים פיליפס בשנת 1979. לאחר מכן, החלה החברה לחפש שותף להמשך העבודה על הפרויקט - המפתחים ראו בטכנולוגיה בינלאומית, והיה קשה לפתח אותה לרמה הנדרשת ולהפוך אותה לפופולארית בכוחות עצמם.
ההתחלה של הכל
ההנהלה החליטה לנסות ליצור קשרים עם חברות טכנולוגיה מיפן, באותה תקופה המדינה הזו הייתה בחוד החנית של טכנולוגיות היי-אנד. לשם כך יצאו נציגי פיליפס לארץ והצליחו להיפגש עם נשיא סוני, שהתעניין בטכנולוגיה.
כמעט מיד היה צוות של מהנדסי Philips-Sony, הם פיתחו את המפרט הראשון של הטכנולוגיה. סגן נשיא סוני התעקש להגביר את עוצמת הקול של הדיסק; הוא רצה שהקומפקט יוכל להכיל את הסימפוניה התשיעית של בטהובן, שעבורה הורחב נפח הדיסק משעה ל-1 דקות (יש גם דעה שזה רק סיפור שיווקי יפהפה). כמות הנתונים שמתאימה לדיסק כזה היא 74 מגה-בייט. מהנדסים פיתחו גם פרמטרים של איכות צליל. לדוגמה, תדר הדגימה של אותות סטריאו היה מווסת ב-640 קילו-הרץ (עבור ערוץ אחד 44,1 קילו-הרץ) עם רוחב סיביות של 22,05 סיביות כל אחד. כך הופיע תקן הספר האדום.
שמה של הטכנולוגיה החדשה לא הופיע פתאום - היא נבחרה מכמה אפשרויות, ביניהן Minirack, Mini Disc, Compact Rack. כתוצאה מכך, המפתחים שילבו את שני הכותרים, והביאו ל-Compact Disc היברידי. לא פחות מכל, שם זה נבחר בשל הפופולריות הגוברת של קלטות אודיו (טכנולוגיה ).
פיליפס וסוני גם מילאו תפקיד קריטי בפיתוח המפרט עבור הדיסקים הדיגיטליים הראשונים, הנקראים הספר הצהוב או CD-ROM. המפרט החדש איפשר לאחסן לא רק אודיו, אלא גם טקסט ונתונים גרפיים על דיסקים. סוג הדיסק נקבע אוטומטית בעת קריאת הכותרת. הבעיה הייתה שתקליטור התואם ל-Yellow Book יכול לעבוד רק עם סוג מסוים של כונן, שאינו אוניברסלי.
ב-17 באוגוסט 1982 יצא הדיסק הראשון במפעל פיליפס בלנגנהגן, גרמניה. האלבום הוקלט עליו קבוצת ABBA. ראוי לציין כי ציפוי הלכה של הדיסקים הראשונים לא היה באיכות גבוהה במיוחד, כך שקונים של קומפקטים לעתים קרובות פגעו בהם. עם הזמן, איכות הדיסקים השתפרה. בשנים הראשונות הם שימשו אך ורק בציוד Hi-Fi, הם שימשו כתחליף לתקליטי ויניל וקסטות.
מאז שנת 2000 החלו להופיע דיסקים של 700 מגה-בייט במכירה, מה שאפשר להקליט אודיו באורך כולל של עד 80 דקות. הם דחקו לחלוטין כוננים של 650 מגה-בייט מהשוק. יש גם מדיה של 800 מגה-בייט, אבל הם לא התאימו לכל הכוננים, כך שדיסקים כאלה לא היו נפוצים במיוחד. ניתן היה להגדיל את כמות השטח הפנוי לאחסון נתונים על ידי הקטנת המרחק בין המסלולים. כך, למשל, עבור דיסקים עם קיבולת של 650 מגה-בייט, המרחק בין הרצועות הוא 1,7 מיקרון, ועבור דיסקים של 800 מגה-בייט נתון זה מצטמצם ל-1,5 מיקרון. כמו כן, עבור הראשונים, המהירות היא 1,41 מ"ש, ולאחרון, 1,39 מ"ש.
אֵיך מַפעִילִים אֶת זֶה
הדיסק מורכב מכמה שכבות. המצע הוא פוליקרבונט, עוביו 1,2 מ"מ, קוטר 120 מ"מ. שכבה נוספת מונחת על המצע - מתכת (זה יכול להיות זהב, כסף או, לרוב, אלומיניום). לאחר מכן, שכבת המתכת מוגנת בלכה, שעליה מוחל גרפיקה. המצע מגן באופן אמין על שכבת המתכת, כך ששריטות עמוקות מאוד מפריעות לקריאה. קוטר החור בדיסק הוא 15 מ"מ.
פורמט אחסון נתונים עבור דיסקים - (נדון למעלה). שגיאות קריאה מתוקנות באמצעות קוד ריד-סולומון, כך ששריטות קלות אינן מפחיתות את קריאות הדיסק.
הנתונים נכתבים לדיסק בצורה של מסלול ספירלי של מה שנקרא בורות (שקעים), אשר נשלחים לתוך בסיס הפוליקרבונט. עומקו של כל בור הוא כ-100 ננומטר והרוחב הוא 500 ננומטר. אורך הבור מ-850 ננומטר ל-3,5 מיקרומטר. הבורות מתפזרים או סופגים אור, המצע מחזיר. לפיכך, הדיסק המוקלט הוא דוגמה מצוינת לרשת עקיפה רפלקטיבית.
קריאת הדיסק מתבצעת באמצעות קרן לייזר בעלת אורך גל של 780 ננומטר, הנפלטת מלייזר מוליכים למחצה. עקרון הקריאה הוא רישום שינויים בעוצמת האור המוחזר. לפיכך, קרן הלייזר מתכנסת לשכבת המידע, קוטר נקודת האור במקרה זה הוא 1,2 מיקרון. האות המקסימלי נרשם בין בורות. אם הוא פוגע בבור, נרשמת עוצמת אור נמוכה יותר. שינויים בעוצמה מומרים לאות חשמלי, איתו פועל הציוד.
כיצד נוצר הדיסק
- השלב הראשון הוא הכנת הנתונים לקראת השקה לסדרה;
- פוטוליתוגרפיה היא השלב השני והיא תהליך יצירת חותמת דיסק. ראשית, נוצר דיסק זכוכית שעליו מורחים שכבה של חומר פוטו-רזיסט ורושמים עליו מידע. החומר משנה את תכונותיו הפיזיקליות והכימיות בהשפעת האור;
- הנתונים מתועדים באמצעות קרן לייזר. כאשר עוצמת הלייזר עולה (כשיש צורך ליצור בור), נהרסים הקשרים הכימיים של מולקולות החומר הפוטו-רזיסט והוא קופא;
- הפוטורסיסט נחרט (בדרכים שונות, מפלזמה ועד חומצה), אזורים שאינם מושפעים מהלייזר מוסרים מהמטריצה;
- הדיסק ממוקם באמבט גלווני, שבו שכבת ניקל מונחת על פני השטח שלו;
- הדיסקים מוטבעים בהזרקה, תוך שימוש בדיסק הזכוכית המקורי כחומר המקור;
- לאחר מכן, מתכת מרוססת על שכבת המידע;
- לכה מגן מוחל על הצד החיצוני, שעליו כבר מוחל תמונה גרפית.
מה לגבי CD-RW?
CD-RW הוא סוג של קומפקט דיסק שהוצג בשנת 1997. התקן נקרא במקור (CD-E, Compact Disc Erasable).
זו הייתה פריצת דרך של ממש בתחום הקלטת ואחסון מידע. אחרי הכל, קבלת אמצעי אחסון זול ומרווח היה חלומם של אלפי מהנדסים ומשתמשים. CD-RW דומה במבנה ובעיקרון הפעולה לתקליטור רגיל, אך שכבת ההקלטה שונה - זוהי סגסוגת מיוחדת של כלקוגנידים. הנפוץ ביותר בשימוש הוא כסף-אינדיום-אנטימון-טלוריום. כאשר מחומם מעל נקודת ההיתוך, סגסוגת כזו הופכת ממצב גבישי לאמורפי.
מעבר השלב במקרה זה הוא הפיך, וזה הבסיס לתהליך השכתוב. עובי השכבה הפעילה של הדיסק הוא 0,1 מיקרון בלבד, כך שקל להשפיע על החומר בלייזר. תהליך ההקלטה מתרחש בעת חשיפה לקרן לייזר; במקרה זה, השכבה הפעילה הופכת להמסה (האזורים שלה שהושפעו מהלייזר). לאחר מכן, החום מתפזר לתוך המצע, וההמסה הופכת למצב אמורפי. עבור מקטעים אמורפיים, מאפיינים כגון קבוע דיאלקטרי, השתקפות, וכתוצאה מכך, עוצמת האור המוחזר משתנים. הוא נושא מידע על ההקלטה בדיסק. הקריאה מתבצעת באמצעות לייזר בעוצמה נמוכה יותר, אשר אינו יכול להשפיע על השכבה הפעילה. במהלך ההקלטה, השכבה הפעילה מחוממת ל-200 מעלות צלזיוס, מה שמאפשר לה לעבור שוב מעבר פאזה למצב גבישי.
שימוש חוזר ב-CD-RW מוביל לעייפות מכנית של שכבת העבודה. לכן, המהנדסים שפיתחו את הטכנולוגיה השתמשו בחומרים בעלי מקדם עייפות נמוך. CD-RW יכול לעמוד כאלף מחזורי שכתוב.
DVD - אפילו יותר קיבולת!
תקליטורי DVD הופיעו לראשונה ביפן ב-1996, כמענה לדרישות הצרכנים והעסקים למדיות אחסון גדולות יותר ויותר. בתחילה פותחו דיסקים בעלי קיבולת גבוהה על ידי מספר חברות בבת אחת. שני כיווני פיתוח עצמאיים הופיעו: מולטימדיה קומפקט דיסק (פיליפס וסוני), - סופר דיסק (8 תאגידים גדולים, כולל טושיבה וטיים וורנר). קצת מאוחר יותר, שני הכיוונים התמזגו לכיוונים אחד בהשפעת IBM. היא שכנעה את השותפים לא לחזור על אירועי "מלחמת הפורמט", כאשר היה קרב על עדיפות בין תקני Video Home System ו-Betamax.
הטכנולוגיה הוכרזה בספטמבר 1995, והמפתחים פרסמו מפרטים באותה שנה. צורב ה-DVD הראשון שוחרר בשנת 1997.
ניתן היה להגדיל את יכולת ההקלטה תוך שמירה על אותם מימדים באמצעות שימוש בלייזר אדום באורך גל של 650 ננומטר. גובה הרצועה הוא חצי מזה של תקליטור והוא 0,74 מיקרון.
Blu-Ray היא המדיה האופטית המתקדמת ביותר
סוג אחר של מדיה אופטית עם צפיפות נתונים הרבה יותר גבוהה מאשר CD או DVD. התקן פותח על ידי הקונסורציום הבינלאומי BDA. אב הטיפוס הראשון הופיע באוקטובר 2000.
הטכנולוגיה כוללת שימוש בלייזר גל קצר (אורך גל 405 ננומטר), ומכאן השם. ה-"e" הוסר מכיוון שהביטוי blue ray נפוץ באנגלית ולא ניתן לרשום עליו פטנט. השימוש בלייזר כחול (כחול-סגול) איפשר להצר את המסלול ל-0,32 מיקרון, והגדיל את צפיפות רישום הנתונים. מהירות קריאת המדיה הוגדלה ל-432 Mbit/s.
UDF - פורמט דיסק אוניברסלי
UDF הוא מפרט פורמט של מערכת קבצים שאינו תלוי במערכת ההפעלה. הוא מיועד לאחסון קבצים במדיה אופטית - גם CD, DVD וגם Blu-Ray. ל-UDF אין מגבלה של 2GB או 4GB לקבצים הניתנים לכתיבה, כך שהוא אידיאלי עבור תקליטורי DVD ו-Blu-Ray בעלי קיבולת גבוהה.
דיסקים אופטיים ואינטרנט
חברות טכנולוגיה ממשיכות לשפר דיסקים אופטיים. לפיכך, סוני ופנסוניק הצליחו להגדיל את הקיבולת של מדיה אופטית ל-2016 TB כבר ב-3,3. יחד עם זאת, ביצועי הדיסקים נותרו, לדברי נציגי סוני, עד 100 שנים.
עם זאת, כל סוגי הדיסקים האופטיים מאבדים בהדרגה פופולריות - עם התפתחות האינטרנט, הצורך של המשתמשים לצבור נתונים על דיסקים נעלם. ניתן לאחסן מידע בענן, וזה הרבה יותר נוח (עד כמה הוא מאובטח זו שאלה אחרת). תקליטורים כבר לא כמעט פופולריים כמו שהיו לפני כמה שנים, אבל סביר להניח שהם לא יתמודדו עם שכחה מוחלטת (כמו במקרה של קלטות אודיו) - הם ישמשו ליצירת ארכיונים של מידע עסקי חשוב.
אם ייכנסו לייצור דיסקים אופטיים של טרה-בייט, השימוש בהם יהיה מוגבל – אולי הם ישמשו להפצת סרטי 4K ומשחקים מודרניים עם מגוון בונוסים. אבל יותר מכל הם ישמשו ליצירת גיבויים. ואם סוני אומרת את האמת על הבטיחות בת מאות השנים של נתונים מוקלטים, אז העסקים ישתמשו בטכנולוגיה החדשה באופן פעיל מאוד.
מקור: www.habr.com
