64. Лазерные технологии как средство записи и обработки информации.

Оптическое запоминающее устройство (ЗУ) пригодно для записи, хранения, произвольной выборки, неразрушающего считывания и (или) стирания информации, представленной в оптической форме. Такое устройство подобно другим видам ЗУ, но оперирует с носителями (символами) оптической информации. Среда (носитель информации), на которую осуществляется запись оптической информации, называется оптической запоминающей средой. Запись и считывание (выборка) оптической информации базируются на двух принципах: последовательном и параллельном.

В оптических ЗУ последовательного типа запись и считывание информации осуществляются последовательно (поразрядно). Запись достигается воздействием остросфокусированного луча лазера на поверхность носителя информации, где в результате воздействия остается определенный след (метка). При считывании лазерный луч уменьшенной интенсивности сканирует поверхность носителя, а измененный характер (интенсивность, мощность) лазерного луча, отраженного от метки, воспринимается и регистрируется фотоприемником.

Оптические ЗУ параллельного типа действуют как устройства с постраничной записью и считыванием информации. Такие ЗУ используют принципы голографии и управляемые оптические транспаранты.

Такие оптические запоминающие среды (диски) успешно используют (реализуют) преимущества лазерной техники, обеспечивающей высокую плотность записи оптической информации. Оптические диски имеют диаметр 100-300 мм, причем накопительная система может включать несколько десятков дисков. Характерный размер локального воздействия лазерного луча на поверхность оптического диска, создающего элементы записи информации (углубление, вздутие, метку, пит), около 1 мкм, расстояние между дорожками лазерной записи не превышает 2 мкм.

Указанные параметры дисковых оптических систем записи информации обеспечивают высокие показатели качества таких систем, включая:

• очень высокую плотность записи информации (10¹⁰ -10¹¹ бит на диске диаметром 300 мм, т.е. примерно 10⁷-10⁸ бит/см²);

• весьма значительную емкость одного диска, составляющую 2-4 Гбайт, и емкость накопителя (размером в одну стандартную стойку), достигающую 50-100 Гбайт;

• высокую скорость записи (до 50 Мбит/с в одноканальных и вплоть до 1 Гбит/с в многоканальных системах);

• быстрый поиск (много менее 1 с) и оперативное считывание информации;

• возможность весьма длительного хранения информации (в течении 10 лет и более).

По данным функциональным признакам выделяют носители информации трех видов:

• носители однократной записи, «чистые» до употребления, пригодные для записи информации пользователем и последующего ее считывания любое количество раз без разрушения записанного;

• постоянные носители, в которых информация заложена одновременно с их изготовлением, предназначенные только для неразрушающего считывания;

• реверсивные или стираемые носители, предназначенные для многократного повторения цикла запись - считывание - стирание.

Основными параметрами оптических запоминающих сред являются порог чувствительности, разрешающая способность, дифракционная эффектность (отношение сигналов лог. 1/лог. 0 при считывании информации с носителя). Существенное значение имеют возможности и условия длительного хранения информации и считывания информации без разрушения.

Круглый видеодиск диаметром 100-300 мм внешне и размером мало отличается от стандартной грампластинки. Однако поверхность видеодиска, изготовленная из оптического стекла толщиной 6-10 мм, покрыта тонкой (5-10 нм) металлической пленкой, чувствительной к воздействию лазерного луча. Мощность лазерного излучения управляется (модулируется) внешними информационными сигналами. Лазерный луч через фокусирующую оптическую систему направляется на поверхность видеодиска и в процессе записи информации создает («выжигает») углубления (отверстия, питы), длина которых зависит от длительности лазерных импульсов и частоты вращения видеодиска.

Видеодиск при записи информации вращается, формируя концентрические информационные (записывающие) дорожки, причем расстояние между дорожками составляет 1,6-2,0 мкм, а поперечный размер питов равен 0,4-0,6 мкм. В рассматриваемой конструкции видеодиска записывающая поверхность защищена прозрачной пленкой, исключающей загрязнение, воздействие пыли, появление локальных дефектов записи.

При считывании записанной информации поверхность видеодиска сканируется лазерным лучом небольшой мощности (не повреждающим сделанную запись). Отраженное лазерное излучение воспринимается фотоприемником и преобразуется в электрические сигналы. Интенсивность регистрируемого лазерного излучения зависит от коэффициента отражения локального участка видеодиска, что позволяет по сигналам на выходе фотоприемника восстановить и расшифровать записанное изображение.