Оптическая (лазерная) и магнитооптическая запись и воспроизведение информации

Одним из важнейших современных способов документиро­вания является запись информации, осуществляемая в цифро­вом формате на так называемый оптический (лазерный) диск. Происходит это следующим образом. Записанный с микрофо­на аналоговый сигнал, представляющий собой электрическое напряжение, затем с помощью аналого-цифрового преобразо­вателя (АЦП) с очень высокой частотой измеряется и преобра­зуется в цифровой код. В результате вместо непрерывного аналогового сигнала образуется последовательность двоичных чисел, которые затем одно за другим записываются с помощью лазерного луча на оптический диск. При этом лазерный луч, сфокусированный на поверхности материального носителя в пятно диаметром менее 1 мкм, выжигает в рабочем слое диска впадины (питы) площадью 1-3 мкм².

В качестве источника света используется лазер, представ­ляющий собой миниатюрный арсенид-галлиевый диод, рас­положенный в головке оптической системы. Длина волны из­лучаемого света 0,78 мкм, мощность — несколько мВт. Оп­тическая система превращает излучение лазера в пучок и фо­кусирует его с помощью катушки на дорожке компакт-диска. Эта же оптическая система воспринимает отражённый от по­верхности диска свет и направляет его на фотоприёмник, ко­торый может состоять из нескольких светочувствительных диодов.

Считывание информации осуществляется также с помощью оптической головки — своеобразного лазерного «звукоснима­теля». Эта головка представляет собой полупроводниковый ла­зер, оптическую систему и фотоприёмник. Лазерный луч, по­пав на выступ, отражается на детектор и проходит через приз­му, отклоняющую его на светочувствительный диод, где све­товые импульсы преобразуются в электрические. Если луч по­падает в ямку, он рассеивается и лишь малая часть излучения отражается обратно и доходит до диода. При этом яркое излу­чение преобразуется в нули, а слабое — в единицы. Таким об­разом, ямки (питы) воспринимаются дисководом как логиче-

Документоведение

ские нули, а гладкая поверхность — как логические единицы. Затем посредством цифро-аналогового преобразователя (ЦАГГ> импульсы преобразуются в аналоговые сигналы — электриче­ское напряжение. Эти сигналы усиливаются и с помощью громкоговорителя превращаются в звук.

Запись на оптическом диске обладает целым рядом пре­имуществ. Во-первых, использование цифрового формата по­зволило в 1,4 раза увеличить плотность записи по сравнению с аналоговой и на несколько порядков превзойти предел, обес­печиваемый магнитным способом. По сравнению же с обыч­ной грампластинкой плотность записи на компакт-диске большее 100 раз.

Во-вторых, в отличие от механической звукозаписи и магнитных способов документирования, лазерный спосбб яв­ляется бесконтактным (объектив отстоит от носителя на рас­стоянии до 1 мм), что практически исключает возможность механического повреждения диска, обеспечивая гораздо бо­лее высокую долговечность и надёжность хранения инфор­мации.

В-третьих, цифровая запись позволяет преодолевать поме­хи, присущие механической и магнитной записи, обеспечивая тем самым гораздо более высокое качество звучания оптиче­ских дисков. Кроме того, цифровую запись можно подвергать компьютерной обработке, что даёт возможность, в частности, восстанавливать первоначальное звучание старых монофони­ческих записей, освобождать их от шумов и искажений и даже преобразовывать в стереофонические¹.

Высокая надёжность записи на лазерные диски обеспечива­ется, кроме всего прочего, ещё и применением двухуровневого помехоустойчивого кодирования, которое позволяет в случае некачественной записи скорректировать допущенные незначи­тельные ошибки в последующем, при воспроизведении ин­формации.

¹ Введенский Б. С. Развитие оптических носителей и устройств записи и воспроизведения сигналов // Итоги науки и техники. Серия: Радиоэлектроника. М: ВИНИТИ, 1991. Т. 43. С. 88, 90; Левин В. И. Указ. соч. С. 100-102.

Способы и средства документирования

Магнитооптический способ документирования представ­ляет собой объединение двух технологий — магнитной и ла­зерной. С помощью лазерного луча производится локальный нагрев магнитного рабочего слоя материального носителя (диска) до температуры выше так называемой точки Кюри — порядка 145-300 градусов С. Такая температура позволяет из­менять ориентацию намагниченности, после чего с помощью магнита осуществляется запись информации. Считывание производится при обычной температуре. При считывании ла­зерный луч по-разному отражается от намагиченных и нена-магниченных участков, различая таким образом значения за­писанных данных— 0 и 1, что воспринимается считывающей

головкой.

Огромным преимуществом магнитооптического метода за­писи по сравнению с магнитным является независимость от внешних магнитных полей при нормальных температурах, по­скольку перемагничивание возможно только при достаточно высокой температуре. Кроме того, процесс перезаписи инфор­мации на магнитооптическом диске может быть повторён до

1 млн. раз.

Вместе с тем у стандартной магнитооптической технологии имеются и недостатки. К их числу относится прежде всего медленная скорость перезаписи— из-за цикла стирания ста­рых данных перед записью новых. Обычно МО-диски требуют процесса с тремя подходами — сначала стирания информации, затем записи новой информации и её проверки. Кроме того, существует природный барьер в увеличении плотности маг­нитной записи, которая зависит от размера доменов, т. е. частиц, из которых состоят все ферромагнетики и в каж­дом из которых магнитное поле одинаково направлено. Барьер проявляется при плотности записи 20 Гбайт на квадратный дюйм. В настоящее время разработана технология, позволяю­щая отчасти преодолеть этот барьер и достигнуть плотности магнитооптической записи записи свыше 40 Гбайт на квадрат­ный дюйм.

Наряду с магнитооптической существует технология запи­си информации, основанная на изменении фазы поверхности носителя. В процессе записи происходит изменение фазового

Документоведение

состояния вещества рабочего слоя путём его нагревания лазе ром высокой мощности. В результате материал подсвеченног участка переводится из аморфного в кристаллическое состоя ние. При этом магнитное поле не используется. Такие накопив тели информации, превосходящие по быстродействию магни! тооптические, называются РСК.— РЬазе СЬап§е Яе\\ткаЪ1е'| Считывание производится лучом лазера малой мощности, ражение лазерного луча от участков с аморфной и кристалли^ ческой поверхностью происходит под разными углами, что позволяет отличать участки с 0 от участков с 1. Такая техноло гия даёт возможность осуществлять многократную перезапис! информации.