Реферат: Оптические и магнитооптические системы

Технология полимерных дисков использует прозрачный пластиковый диск с окрашенным слоем, адсорбирующим тепло лазерного луча дисковода. В разогретой лучом области происходят физические изменения. Процесс считывания с полимерного диска аналогочен процессу считывания с других видов оптических дисков и заключается в том, что области с записью отражают свет иначе, чем промежуточные, которых не касался лазерный луч. В результате можно использовать те же оптические системы, что и в проигрывателе компакт-дисков. Однако в дисководе полимерного диска применяются два лазерных луча, поэтому он дороже, чем магнитооптический диск. К тому же носитель выдерживает только от 1 тысячи до 10 тысяч циклов перезаписи.

В оптических системах, использующих изменение фазы, состояние активного слоя для сохранения нулей и единиц цифрового кода изменяется от кристаллического к аморфному и обратно. Фазоинверсный диск - это полимерный диск с особым металлическим слоем. Луч лазера своим теплом изменяет молекулярную структуру металла, превращая точечные участки его поверхности из аморфных в кристаллические. В результате носитель становится состоящим из крошечных светлых и темных пятнышек, которые могут использоваться для кодирования цифровой информации. Для этой технологии требуется мощный лазер, Накопитель снова получается дорогим, а диск не выдерживает большего числа циклов перезаписи.

Для работы с библиотекой оптических дисков многоразовой записи выпускаются системы с автоматическим поиском и подачей дисков. Вместимость такого устройства может составлять от пяти до 700 оптических дисков общей емкостью 100 Гбайт. Электромеханический привод, управляемый от головного компьютера, выбирает, перемещает и устанавливает диски в дисковод, помещаемый внутри корпуса библиотеки. Он обеспечивает доступ к огромному количеству данных в пределах нескольких секунд без вмешательства оператора.

Структура и принцип работы оптических дисков

многоразовой записи

С каждой стороны диска расположен несущий слой, а в промежутке - клеевая прослойка. Вся эта “сердцевина“ помещена в защитную оболочку с нанесенной на нее сеткой.

Несущий слой оптического диска многоразовой записи состоит из магнитной пленки, которая, оказавшись в мягком магнитном поле при темрературе около 145’С, меняет полярность на противоположную, а при комнатной температуре ведет себя стабильно. Магнитная пленка наносится в результате сложного процесса вакуумного напыления. Цифровая информация записывается не ямками и бугорками, как на других оптических носителях, а направлением магнитного потока.

В качестве прослойки используется смола, скрепляющая пластины между собой. Оболочкой служит, как правило, поликарбонат с непрерывной спиральной канавкой, которая и образует дорожки на диске, и секторными линиями.

Структура магнитооптического

диска многоразовой записи

Слой клея

Магнитооптический слой

Зеркальный слой

Защитный слой

Связующий слой

Пластмассовая

оболочка

МО накопитель построен на совмещении магнитного и оптического принципа хранения информации. Записывание информации производится при помощи луча лазера и магнитного поля, а считывание при помощи одного только лазера. В отличие от традиционных магнитных устройств в данном случае головка чтения/записи содержит магнит и лазер.

В процессе записи, магнитный материал МО диска не способен изменить свою полярность, пока не будет нагрет до температуры около 145`С. В результате образуется крошечная область в большем магнитном поле, и только на эту область влияет поле. После окончания нагрева сопротивляемость снова увеличивается но полярность нагретой точки остается. В цикле записи, полярность магнитного поля меняется на противоположную, что соответсвует двоичной единице. В этом цикле лазерный луч включается только на тех участках, которые должны содержать двоичные единицы, и оставляет участки с двоичными нулями без изменений.

В процессе чтения с МО диска используется эффект Керра. Лазерный луч, который движется над диском и считывает данные, поляризован. Таким образом, фотоны в лазерном луче ориентированы в одном направлении. Когда поляризованный луч бьет магнитно-упорядоченные частицы диска, магнитное поле частиц слегка поворачивает вектор поляризации светового луча. Этот поворот ощущается магнитной головкой.

Схема считывания информации

с магнитооптического диска

1 0 1 0 0

При считывании используется лазерный луч небольшой интенсивности, не приводящий к нагреву считываемого участка, таким образом при считывании хранимая информация не разрушается. Такой способ, не деформирует поверхность диска и позволяет повторную запись без дополнительного оборудования. Этот способ также имеет преимущество перед традиционной магнитной записью в плане надежности. Так как перемагничиваниие участков диска возможно только под действием высокой температуры, вероятность случайного перемагничивания очень низка, в отличии от магнитной записи, к потери которой могут привести случайные магнитные поля.

Недостатки магнитооптических носителей

В конструкции современных МО-дисководов есть один существенный недостаток. В процессе записи продольное магнитное поле должно оставаться ориентированным в одном направлении. Оно не может менять направление потому, что высокая индуктивность электромагнита препятствует быстрому переключению полярности магнита. Следовательно, магнит в современных МО-дисководах может построить магнитное поле в данной область дорожки диска только в одном направлении, при каждом прохождении области дорожки под головкой чтения/записи. Например, если поляризация продольного поля направлена вверх, можно поменять поляризацию направленных вниз полей на противоположную, но ориентацию вверх не поменяешь.

Чтобы работать надежно, МО процессу записи требуется одинаковая ориентация всех полей на записываемой области. Другими словами, данную область сначала надо стереть, а потом на нее записывать. В МО-дисководах процесс стирания требует отдельной фазы. Во время первого шага стирается ранее записанный материал, а во второй шаг записывается новый.

В результате этого двухшагового процесса мы имеем очевидное возрастание среднего времени доступа к диску во время записи, которое и так великовато. Несмотря на отличия в скорости, многие МО-дисководы крутят диски не спеша - 2400 оборотов в минуту, ровно на треть медленнее винчестерских дисков. Каждый оборот МО-диска, следовательно, происходит за 25 миллисекунд. Даже если не брать в расчет время на перемещение головки, среднее время доступа при записи никак не будет быстрее 37.5 миллисекунд. Понятно, что большинство производителей работают над “одношаговыми” МО-дисководами и увеличивают скорость вращения диска.

МО-диски также страдают и другими недостатками. В то время, как головки плавающего механизма винчестера весят доли грамма, головки МО-диска массивны и вмонтированы в магнитную и оптическую части. Обычно они смонтированы на полозьях, которые скользят по стальным трубкам. Перемещение этих массивных головок требует мощных механизмов и, благодаря инерции, существенно большего времени, чем головки винчестера. Фактически, если говорить о среднем времени доступа, оно намного отличается от винчестеров. Кроме того, последние могут записывать данные с интервалом 15 миллисекунд между наугад выбранными байтами, а МО-диски делают это не быстрее, чем за 60, не считая двухступенчатого цикла записи.