Далее представлены основные этапы производства компакт-дисков.

1. Нанесение фоторезисторного слоя. Круглая пластина из полированного стекла диа­- метром 240 мм и толщиной 6 мм покрывается слоем фоторезистора толщиной около 150 микрон, после чего обжигается при температуре 80˚С (176˚F) в течение 30 ми­- нут.

2. Лазерная запись. Лазерный самописец (Laser Beam Recorder — LBR) посылает им­ пульсы синего или фиолетового света, которые засвечивают и размягчают опреде­- ленные участки фоторезисторного слоя стеклянного мастер-диска.

3. Формирование мастер-диска. Обработанный стеклянный диск погружается в рас­- твор гидрооксида натрия (едкого натра), который растворяет экспонированные ла­- зером участки, формируя тем самым впадины в фоторезисторном слое.

4. Электролитическое формование. С помощью процесса, называемого гальванопла­- стикой, ранее подготовленный мастер-диск покрывается слоем никелевого сплава. В результате создается металлический мастер-диск, получивший название роди­- тельского диска (father).

5. Разделение мастер-диска. Затем металлическая матрица отделяется от стеклянного мастер-диска. Матрица представляет собой металлический мастер-диск, который уже может использоваться для изготовления небольших партий дисков, так как мат­- рица изнашивается очень быстро. Разделение мастер-диска зачастую приводит к по­вреждению стеклянной основы, поэтому методом гальванопластики создают еще несколько негативных копий диска (которые называются материнскими (mother)). Негативные копии мастер-диска впоследствии применяются для создания рабочей матрицы, используемой в процессе массового тиражирования компакт-дисков. Это позволяет штамповать большое количество дисков, без повторения процесса фор­мирования стеклянного мастер-диска.

6. Штамповка диска. Металлическая рабочая матрица применяется в литейной ма­шине для формирования принципа отображения данных (впадин и площадок) в рас­плавленной поликарбонатной массе объемом около 18 грамм, при температуре 350˚C (или 662˚F). При этом сила давления достигает примерно 20000 фунтов на квадратный дюйм. Как правило, в современных термических штамповочных прессах на изготовление каждого диска уходит не более трех секунд.

7. Металлизация. Для создания отражательной поверхности на отштампованный диск посредством напыления наносится тонкий (0,05-0,1 микрона) слой алюминия.

8. Защитное покрытие. Для защиты алюминиевой пленки от окисления, на метал­лизированный диск с помощью центрифуги наносится тонкий (6-7 микрон) слой акрилового лака, затвердевающего под действием ультрафиолетовых лучей.

9. Конечный продукт. В завершение на поверхность диска методом трафаретной печа­ти наносится текст этикетки или какое-либо изображение, также высыхающее под действием ультрафиолетовых лучей.

Процесс изготовления дисков данных CD-ROM и музыкальных компакт-дисков прак­тически одинаков.

Впадины и площадки

Считывание информации представляет собой процесс регистрации колебаний луча маломощного лазера, отраженного от металлической поверхности диска. Лазер посылает сфокусированный луч света на нижнюю часть диска, а светочувствительный фоторецеп­тор улавливает отраженный луч. Луч лазера, попавший на площадку (плоскую поверх­ность дорожки), всегда отражается обратно; в свою очередь, луч, попавший во впадину на дорожке, обратно не отражается.

Диск вращается над лазером и рецептором (приемником), поэтому лазер непрерывно излучает свет, а рецептор воспринимает то, что, в сущности, является набором световых вспышек, повторяющих рисунок впадин и площадок, по которым проходит лазерный луч. Всякий раз, когда луч лазера пересекает границы впадины, изменяется состояние отраженного сигнала. Каждое изменение отраженного сигнала, вызванного пересечением границы впадины, преобразуется в бит со значением 1. Микропроцессоры накопителя пересчитывают переходы светлый/темный и темный/светлый (т. е. границы впадины) в единицы (1); область, не содержащая переходов, представляется нулем (0). Полученный набор двоичных разрядов затем преобразуется в данные или звук.

Глубина отдельных впадин, образующих дорожку компакт-диска, равна 0,125 микрона, а их ширина — 0,6 микрона (1 микрон равен миллионной части метра). Минимальная дли­на впадин или площадок составляет 0,9 микрона, максимальная — 3,3 микрона.

Высота впадины относительно плоскости площадки имеет особое значение, так как она непосредственно связана с длиной волны луча лазера, используемого при чтении диска. Высота впадины (штриха) составляет ровно 1/4 часть длины волны лазерного луча. Таким образом, луч лазера, попавший на площадку, проходит расстояние, которое на половину длины волны (1/4 + 1/4 = 1/2) больше расстояния, пройденного лучом, отразившимся от впадины. Это означает, что световой луч, отраженный от впадины, на 1/2 длины волны не совпадает по фазе со световыми лучами, отражаемыми от поверхности диска. Волны, находящиеся в противофазе, гасят друг друга, тем самым значительно уменьшая количество отражаемого света. В результате впадины, несмотря на покрытие металлической отражающей пленкой, становятся "черными" (т. е. не отражающими свет). Считывающий лазер, используемый в дисководе CD, представляет собой маломощный лазер с длиной волны 780 нм (нанометров) и мощностью около 1 мвт (милливатт). Поли­карбонатная пластмасса, используемая при изготовлении компакт-дисков, имеет коэффи­циент преломления 1,55. Таким образом, свет проходит через пластмассу диска в 1,55 раза медленнее, чем через окружающую среду. Так как частота света остается постоянной, это приводит к сокращению длины волны в пределах диска с тем же коэффициентом. Следо­вательно, длина волны, равная 780 нм, уменьшается до 500 нм (780/1,55 = 500 нм). Одна четвертая часть от 500 нм составляет 125 нм, или 0,125 микрона, что составляет высоту впадины (штриха).

Устройство накопителей CD-ROM

Ниже приведен алгоритм работы накопителя CD-ROM.

1. Полупроводниковый лазер (рис. 1) генерирует маломощный инфракрасный луч, который попадает на отражающее зеркало.

2. Серводвигатель по командам, поступающим от встроенного микропроцессора, сме­щает подвижную каретку с отражающим зеркалом к нужной дорожке на компакт- диске.

3. Отраженный от диска луч фокусируется линзой, расположенной под диском, отра­жается от зеркала и попадает на разделительную призму.

4. Разделительная призма направляет отраженный луч на другую фокусирующую линзу.

5. Эта линза направляет отраженный луч на фотодатчик, который преобразует свето­вую энергию в электрические импульсы.

6. Сигналы с фотодатчика декодируются встроенным микропроцессором и переда­ются в компьютер в виде данных.

1. Структура накопителя CD-ROM

Дорожки и секторы

Впадины (штрихи) образуют единственную спиральную дорожку с расстоянием 1,6 микрона между витками, что соответствует плотности дорожек 625 витков на милли­метр или 15 875 витков на дюйм. Стандартный 74-минутный (650 Мбайт) диск в целом содержит 22 188 витков. Диск разделен на шесть основных областей.