Основы лазерной звукозаписи на компакт-диск

Компакт-диск - это коммерческое название звукозаписи, разработанной совместно фирмами Philips и Sony в конце 70-х годов, причем фирма Philips разработала функциональные принципы и аппаратурные средства, а фирма Sony - способы преобразования сигналов и соответствующую микросхемотехнику.

Носителем первичной записи служит стеклянный полированный диск, на который нанесен слой лака толщиной 0,12 ... 0,15 мкм, чувствительного к действию света. Запись производят лазерным лучом. Растворитель удаляет лак с участков, подвергшихся действию света. На лаковом слое образуются углубления (питы) длиной несколько микрометров и глубиной примерно 0,12 мкм. Ширина углублений - примерно 0,5 мкм.

Рис. 3.13. Рабочий слой DVD (а) и CD (б) при большом увеличении.

Процесс получения копий напоминает процесс изготовления грампластинок. На лаковую поверхность диска наносят химическим путем или напылением в вакууме слой серебра, затем электропроводящую поверхность покрывают слоем никеля. Многократным копированием получают матрицы, которыми прессуют компакт-диски из разжиженного поликарбоната. Диаметр компакт-дисков - 120 мм, толщина - 1,2 мм. На диск наносят отражающий слой алюминия толщиной порядка 0,01 мкм и для защиты от царапин и грязи покрывают его прозрачным лаковым слоем толщиной 5 ... 10 мкм.

В проигрывателе отраженный от поверхности диска модулированный луч лазера попадает на фотодиод, который преобразует поток света в последовательный поток цифровых сигналов. В нем же содержатся и тактовые сигналы. Из потока данных тактовые сигналы отделяются, и кодированные сигналы канала преобразуются в информационные данные, контрольные, управляющие и индикаторные символы. Декодер управляющих и индикаторных символов вырабатывает сигналы для регулирования частоты оборотов двигателя привода диска, фокусировки луча лазера и слежения за положением пятна луча на дорожке записи и для поиска нужного фрагмента сигналограммы. В помехоустойчивом декодере с помощью контрольного бита обнаруживаются и исправляются ошибки потока данных. Затем после отделения демультиплексором поток звукоданных подается на ЦАП, который восстанавливает исходные стереофонические сигналы левого и правого каналов.

Конструкция DVD (Digital Versatile Disk - Цифровой Универсальный Диск) имеет структуру, аналогичную структуре диска CD. Поликарбонатная подложка с канавками покрыта информационным слоем красителя, отражающим слоем и защитным слоем. При рассмотрении горизонтального среза становится заметной одна важная особенность: шаг дорожек составляет всего 0,8 мкм, тогда как у CD он вдвое длиннее (1,6 мкм) (рис. 3.14). С этим связана более высокая емкость DVD.

Информационный слой в наибольшей степени влияет на рабочие характеристики диска. Большая емкость диска потребовала меньшей длины волны лазерного луча. Если информационный слой обычного диска CD изготавливается с таким расчетом, чтобы максимум отражения приходился на диапазон длин волн от 770 до 800 нм, в DVD используется красный лазер, работающий на длине волны 630 - 635 нм.