ديسك نوري – مغناطيسي
مقدمه
با تلفيق دو تكنولوژي مغناطيس و نور ، تلاش مي شود تا ديسكهايي ايجاد شوند كه هم خاصيت قابل پاك شدن و باز نويسي ديسكهاي مغناطيسي را داشته باشند و هم چگالي و ظرفيت بسيار بالاي ديسكهاي نوري. به نظر مي‌رسد كه اينگونه ديسكها در توليد انبوه به بازار مصرف عرضه شده است. قطر اين ديسكها ۵ اينچ بوده ، از نوع پاك شدني هستند و از سرعت بسيار بالايي برخوردارند ، سرعت انتقال در اين ديسكها حدود يك مگابايت در ثانيه و يا بيشتر است. در سالهاي اخير ديسكهاي نوري بطور وسيعي براي سرگرمي ، برنامه‌هاي تعليم و تربيت و ارتباطات تصويري – صوتي بكار گرفته شده است. در زمينه ذخيره اطلاعات ، سيستمهاي ثبت نوري مستقيم به عنوان تجهيزات يارانه‌اي معروف شده‌اند، جايي كه تركيب ظرفيت اطلاعات خيلي زياد و دسترسي سريع به آنها توسط ديسكهاي نوري يك جايگزين جذاب براي روشهاي ديگر ذخيره حافظه يارانه‌اي است. ظرفيت اطلاعات زياد ، طول عمر زياد و زمان طولاني نگهداري ، كاربردهاي ذخيره و … را منحصر به خود كرده است.

در تمام سيستمهاي ديسك نوري ، مانند ديسكهاي ضبط صدا (ديسك بسته يا CD) ، ديسكهاي نمايشي (كه معمولا نمايش ليزري يا LV ناميده مي‌شود) و ديسكهاي ذخيره داده‌ها ، ما فرض مي‌كنيم كه اطلاعات بر روي ديسك ثبت مي‌شود يا نوشته مي‌شود و مجددا با استفاده از نور خوانده مي‌شود. در عمل تعداد زيادي از ليزرها مانند ليزر يون – آرگون HeNe ، HeCd و ديود ليزر نيم هادي AlGaAs به عنوان چشمه‌هاي نور براي نوشتن و خواندن بكار گرفته شده‌اند. در حقيقت روشهاي ديگر براي نوشتن و خواندن ديسك وجود دارد كه ما به آن نخواهيم پرداخت.

مزيتهاي ديسكهاي نوري
اصلي‌ترين مزيت ديسكهاي نوري بر ديگر سيستمها مانند ديسكهاي صوتي معمولي و سيستمهاي نوار مغناطيسي ، علاوه بر ذخيره اطلاعات به چگالي بالا ، عدم تماس فيزيكي بين سيستم قرائت و ماده ذخيره اطلاعات است كه از پاره شدن جلوگيري مي‌نمايد. علاوه بر اين در ديسكهاي نوري ، لايه ماده شفافي را مي‌توان روي اطلاعات ذخيره شده نشانيد تا آسيب نبيند. گرامافون اطلاعاتي را در سطح ديسك به صورت مارپيچ ضبط مي‌كند كه رد پا ناميده مي‌شود. اما در عمل در ديسكهاي نوري ، نه شيار و نه خط مداوم وجود دارد بلكه فقط “علامتها” مارپيچهاي شكسته‌اي را شكل مي‌دهد. اين علامتها مساحتهاي كوچكي هستند كه نسبت به اطراف خود فرق نماياني دارد. معمولا حفره‌هايي در سطح ديسك ايجاد مي‌كنند. در نتيجه بازتاب در طول مسير با توجه به توزيع حفره‌ها تغيير مي‌يابد، كه بيانگر ثبت اطلاعات است.

ذخيره و خواندن اطلاعات ذخيره شده
براي خواندن اطلاعات ذخيره شده بازوي اپتيكي تغييرات بازتاب را به سيگنال الكتريكي تبديل مي‌كند. يك عدسي در داخل بازو پرتو كم توان ليزر را به لكه كوچك نوري بر روي مسير متمركز مي‌كند و همچنين نور بازتاب شده از ديسك را مجددا به آشكار ساز نوري هدايت مي‌كند. خروجي آشكار ساز نوري بر اساس توزيع گودالهاي طول مسير تغيير مي‌كند و سيگنال الكتريكي بدست مي‌دهد كه مي‌توان سيگنال صدا ، تصوير و يا داده‌ها را دوباره بدست آورد.

سيگنالهاي صدا به صورت ديجيتال در ديسك ذخيره مي‌شوند. نمونه‌هاي صدا با آهنگ KHz1/44 بدست مي‌آيد و بلندي صدا براي هر نمونه به مقادير عددي به صورت كلمه كد دوتايي ، ۱۶ بيتي در مي‌آيد. بيتهاي اضافي براي اصلاح خط اضافه مي‌شود و بيتهاي فراواني در فركانس MHz3218/4 بر روي ديسك ذخيره مي‌شود.

صفرها بيانگر سيگنال نوري كوچك و “يكها” بيانكر سيگنالهاي قوي هستند، از اين رو مسير از حفره‌ها و فضاهايي با طولهاي مشخص تشكيل يافته است. از سوي ديگر ، سيگنال هاي ويدئويي ، بصورت آنالوگ ذخيره سازي مي‌شوند، زيرا ذخيره سازي به روش ديجيتال احتياح به پهناي باند بسيار بالا دارد. سيگنال تركيبي ويدئو (با رنگ و اطلاعات تابشي) به صورت فركانس مدوله مي‌شود (FM) حدود فركانس حامل MHz5/7 و صدا به آن بعدا با مدولاسيون اضافه مي‌شود. اين باعث مي‌شود تا فاصله گودالهاي (مركز تا مركز) بر اساس مدولاسيون فركانس صورت مربوطه تغيير يابد. در حافظه‌هاي نوري داده‌ها هم به صورت آنالوگ و هم به صورت ديجيتال ذخيره مي‌شود.

براي مفيد واقع شدن در فرآيند كردن داده‌ها در الكترونيك تجهيزات ذخيره سازي بايد قادر به باز سازي داده‌هاي ذخيره شده با حداقل ميزان خطا و در حدود ۱ قسمت در ۱۲۱۰ باشد، كه ديسكهاي نوري به اين دقت رسيده‌اند. با ديسكهاي نوري به چگالي اطلاعات زيادي از يك لكه متمركز شده بسيار كوچك ليزر دست يافته‌اند. قطر لكه توسط رابطه (λF(π/۴ نشان داده مي‌شود. با توجه به محدوديتهاي پراش حداقل قطر لكه نوري تشكيل شده در نقطه كانوني عدسي حدود NA2/λ است كه NA ديافراگم عددي عدسي است (NA = n sinθ كه n ضريب شكست فضاي جسم و θ = φ/s است، φ قطر عدسي و s فاصله جسم تا عدسي است). متقابلا چگالي اطلاعات از مرتبه ۲(λ/NA) است.
ثبت كردن
فرآيند ثبت اطلاعات بستگي به اين دارد كه آيا قرار است اساسا ديسك به تعداد زيادي براي مشتريان بازار كپي برداري شود و يا براي ذخيره سازي مهيا مي‌شود. بيشتر ديسكها ، به هر منظوري كه تهيه شوند، حاوي اطلاعات زيادي با كيفيت خوب هستند. لذا كپي كردن آنها نسبتا آسان و ارزان است.

مواد ثبت كننده
گودالها داراي ابعاد ميكرون است و از اين رو مواد ثبت كننده نيز بايد داراي توان تفكيك بالا باشند، و براي آنكه بتوان توان ليزري مورد نياز را به حداقل رسانيد بايد داراي حساسيت خيلي بالا باشند. ترجيحا مواد ثبت كننده بايد بتوانند ثبت زمان واقعي را بدست دهند و اجازه خواندن سريع اطلاعات ذخيره شده را نيز ممكن سازند. يعني بطور ايده‌آل فرآيندهاي مرحله‌اي بين نوشتن و خواندن وجود نداشته باشد. علاوه بر فوتورزيستها ، فيلمهاي فلزي ، مخصوصا آنهايي كه بر اساس آلياژ تلوريم ساخته شوند، داراي دقت خوب و حساسيت بالا هستند. در اين حالت تابش ليزر پالسي ايجاد گودال يا حفره در لايه نازك فلز مي‌كند، (از طريق ذوب يا برداشتن) و بازتاب لايه نازك را تغيير مي‌دهد. از آنجايي كه ايجاد حفره فرآيند حرارتي است، طول موج ليزر خيلي مهم نيست و از هر ليزري كه بتواند توان مورد نياز را بدست دهد براي نوشتن مي‌توان استفاده نمود.

خواندن داده‌ها از ديسكهاي نوري
باريكه ليزر ، معمولا از يك ليزر ديود به دليل اندازه قابل ملاحظه‌اش از طريق زير لايه به لايه بازتاب كننده ديسك متمركز مي‌شود. عدسي متمركز كننده شبيه به يك عدسي شي است و براي جاروب كردن كل ديسك ، با ليزر در سيستم قرائت در نرده‌اي زير ديسك نصب شده است. قسمتي از نور بازتاب شده ، كه توسط ديسك مدوله شده است با همان عدسي گردآوري مي‌شود و بر روي آشكار ساز نوري هدايت مي‌شود. نور به شدت از نواحي كه گودال وجود ندارد (معمولا زمين خوانده مي‌شود) بازتاب مي‌شود و بطور وسيعي توسط گودالها پراكنده مي‌شود. بطوري كه خروجي آشكار ساز وقتي باريكه مسير را طي مي‌كند، تغيير مي‌يابد. براي مثال ، در ذخيره به روش ديجيتال ، تغيير در ميزان سيگنال بازتاب شده بيانگر انتقال از گودال به زمين و يا بالعكس است. در حقيقت اين انتقالات بكار مي‌روند تا يكها را بيان كنند، در حاليكه فاصله بين انتقالات گودالها و يا زمين بيانگر تعداد صفرها است.