шаховой_юзюк_квантовая и оптоэлектроника

Шаховой Р.А., Юзюк Ю.И.

метром 270 нанометров. Сверху эта структура была залита специальным полимером, удерживающим «наношарики» от смещения. Далее сферы растворили в кислоте, сформировав в полимере упорядоченные микроскопические полости, которые затем были заполнены электролитом. После этого сформированную структуру плотно запечатали. Так как показатели преломления полимера и электролита различны, то данный материал ведет себя по отношению к свету как трехмерный фотонный кристалл. В исходном состоянии он синий, но когда к электродам прикладывается напряжение, материал меняет оптические свойства – краснеет.

Ключом ко всему являются атомы железа, входящие в состав полимера. Дело в том, что они могут находиться в двух различных состояниях с разной степенью окисления. Это означает, что железо может довольно легко принимать или отдавать электроны в зависимости от полярности прикладываемого напряжения. Так, при одной полярности, приложенное напряжение «выкачивает» электроны из полимера, «окисляя» железо. В результате в электролите появляются отрицательные ионы. При этом полимер начинает впитывать воду из электролита и разбухает. Пустоты же в полимере уменьшаются, и вся система начинает отражать другие длины волн. Чем больше напряжение, тем больше атомов железа «окисляется», следовательно, структура меняется постепенно, пробегая почти весь видимый спектр.

Важно, что прикладывать напряжение нужно только в момент перестройки; после отключения питания структура «застывает» в промежуточном состоянии, и чтобы вернуть ее обратно необходимо приложить напряжение другой полярности. Переход между крайними состояниями этого «хамелеона» занимает около секунды, что, конечно, слишком велико для формирования в и- деоизображения, но идеально подходит для воспроизведения фотографий, картинок или просто текста. В этом плане, созданный материал схож с электронной бумагой. Кстати говоря, свою технологию британцы и канадцы назвали P Ink. Кроме того, была создана компания Opalux, которая уже сегодня является лидером по исследованию фотонных материалов. Миссия компании состоит в том, чтобы ускорить коммерциализацию новых технологий, основанных на применении фотонных кристаллов.

Применение фотонных кристаллов

Фотонные кристаллы являются сравнительно новым материалом, поэтому не удивительно, что они пока не нашли широкого практического применения. Исключением здесь являются одномерные фотонные кристаллы, которые, как мы уже говорили, давно применяются в оптике. Однако фотонным кристаллам сулят огромные перспективы, связывая с ними будущее современной электроники и оптики.

Фотонные кристаллы рассматривают в качестве базовых элементов оптических или фотонных интегральных схем (ФИС). Другими словами, усовершенствование технологии изготовления фотонных кристаллов позволит совершить революционный прорыв в создании оптического компьютера, мечты о котором так давно будоражат умы изобретателей. В компьютере нового типа вместо токопроводящих дорожек будут использоваться оптические волноводы, по которым информация будет передаваться с помощью фотонов, а не электронов. Ранее препятствием на пути создания подобной технологии была невозможность изгибать траектории лучей под большим углом на малых расстояниях. Ведь если заменить провода в современных чипах световодами, то в устройстве размером со спичечный коробок световоды придется изгибать миллионы раз. Традиционные же оптические волокна не могут иметь крутых изгибов, так как в этом случае будет нарушаться условие полного внутреннего отражения, что приведет к слишком большим потерям (излучение попросту будет выходить из волокна). В фотонном же кристалле можно сделать световедущие каналы практически с любым радиусом изгиба. Действительно, благодаря наличию фотонной запрещенной зоны происходит идеальное отражение света под любым углом от стенок световедущего канала.

Одним из препятствий, тормозящих реализацию эффективных ФИС – это пересечение оптических волноводов в одной плоскости. В электрических интегральных схемах эта проблема решается путем создания многослойных структур и связи слоев перемычками. В случае ФИС обойти эту трудность таким же способом нельзя, а если просто перекрестить два оптических волновода в одной плоскости, то уровень помех, вызванный взаимодействием лучей, составит 30-40%. Сегодня уже существует решение указанной проблемы, однако оно достаточно сложно с технологической точки зрения.

101

На пути в эру нанотехнологий…

Некоторые фотонные структуры могут обладать ярко выраженными нелинейнооптическими свойствами, благодаря чему перестройку фотонной запрещенной зоны можно осуществлять также с помощью интенсивного оптического сигнала (его называют управляющим). Пусть на фотонный кристалл направлено излучение малой интенсивности (логический сигнал), длина волны которого лежит в запрещенной зоне неподалеку от ее края – такое излучение полностью отражается. При подаче одновременно логического и интенсивного управляющего сигналов произойдет смещение края запрещенной зоны, и логический сигнал будет свободно проходить сквозь фотонную структуру. Комбинируя подобного рода фотонно-кристаллические ячейки, можно осуществлять любые логические операции, т.е. создавать логические ячейки и оптические переключатели.

Другим применением фотонных кристаллов является так называемое спектральное разделение каналов. По-существу, это рассортировка излучения по разным частотам. Так, например, если по оптическому телефонному кабелю идет несколько разговоров на разных длинах волн, то из всего потока необходимо «высечь» нужную волну и направить ее куда требуется. Идеальным инструментом здесь как раз и выступает фотонный кристалл.

Фотонные кристаллы могут значительно улучшить параметры волоконно-оптических линий связи. Существует ряд проблем, которые необходимо решить, дабы увеличить пропускную способность световодов. Во-первых, приходиться мириться с малым диапазон длин волн, в котором прозрачны традиционные оптические волокна. Во-вторых, на выходе оптоволоконного тракта необходимы узкочастотные оптические фильтры и высокоскоростные переключатели. Обе эти проблемы можно решить с помощью фотонных кристаллов. С их помощью можно сузить диапазон длин волн излучения в полупроводниковых лазерах, а также создать оптические фильтры с требуемой шириной полосы пропускания.

Главный недостаток существующих полупроводниковых лазеров в том, что они испускают фотоны в большой телесный угол и в широком частотном диапазоне. На основе фотонных кристаллов можно создать зеркало, которое будет отражать определѐнную волну света для любого выбранного угла и направления.

102

Шаховой Р.А., Юзюк Ю.И.

VII. ДИСКОВЫЕ ОПТИЧЕСКИЕ ЗАПОМИНАЮЩИЕ УСТРОЙСТВА

От пластинки к диску

В конце XIX и на протяжении XX века важнейшим аудио носителем была недорогая и доступная граммофонная пластинка (грампластинка). Возможно, многие еще помнят, как она выглядит: черный диск из полисинтетического винила (первоначально из шеллака1), с двух сторон которого отштампована непрерывная, извилистая канавка (дорожка), на которой записан набор звуковых волн. Главным недостатком виниловых пластинок всегда была потеря со временем качества записи за счет механического контакта иглы с поверхностью пластинки. Вскоре важную роль в замене пластинок сыграли магнитные ленты бобинных аудио проигрывателей, появившихся в середине 70-х, однако поистине революционным шагом в области записи и хранения информации стало изобретение оптических запоминающих устройств – компакт-дисков.

Традиционно изобретение компакт-диска приписывается двум компаниям: голландской – Philips и японской – Sony2. В 1979 году они впервые представили свое изобретение миру, а в 1982 году началось массовое производство компакт-дисков на заводе в городе Лангенхагене под Ганновером в Германии. Сначала компакт диск использовался только для цифрового хранения аудио, и лишь позднее его стали использовать как устройство хранения данных широкого назначения.

Одним из главных достижений новой технологии стало отсутствие механического контакта между диском и считывающим устройством. Теперь вместо иглы использовался лазерный луч! Это преимущество заставило производителей задуматься о применении компакт -дисков в компьютерах.

1 Шеллак (о т нидерл. schellak) — природная смола, вырабатываемая насекомыми лаковыми червецами (Laccifer lacca), паразитирующими на некоторых тропических и субтропических деревьях в Индии и странах Юго-Восточной Азии.

2 Существует также альтернативная версия, согласно которой CD изобрел американский физик Джеймс Рассел еще в 1960-х. Сам он, впрочем, не монополизировал свои права на новую техно логию. Кр о- ме того, он также не оспаривал свое первенство, рассказывая следующее : «Трудно сказать, сделали ли э ти люди все сами, независимо от меня. Ведь в том, что у дву х или более человек, находящихся в разных ме с- тах, может родиться одна и та же идея, ничего необычного нет. Впо лне возможно, мы работали параллель-

но…».

103

На пути в эру нанотехнологий…

Диски бывают разные

CD-ROM

Рис. VII.1. Стандартные размеры CD-диска в миллиметрах (а) и его структура (б).

В 1986 появились первые компьютерные компакт-диски, которые получили название CDROM (от англ. Read Only Memory - память только для чтения). Чтобы не путать компьютерные носители с появившимися ранее аудиодисками, последние стали именовать CD-DA (Digital Audio - цифровое аудио). Название CD-ROM указывает на то, что компакт-диск предназначается только для считывания уже записанной на него информации, стереть ее или записать что-то новое на него невозможно.

Рис. VII.2. Питы и лэнды на повер хности диска.

Как же устроен обычный CD? Он представляет собой поликарбонатный диск толщиной мм и диаметром мм (рис. VII.1а). В центре расположено отверстие диаметром мм. Зоной записи на диске является кольцо с внешним диаметром мм и внутренним диаметром около 44 мм. Кроме того, на внутренней поверхности имеется кольцевой выступ шириной 1 мм высотой мм, позволяющий диску, положенному на ровную поверхность, не касаться этой поверхности. Вес диска без коробки составляет г. По своей структуре он напоминает слоеный пирог (рис. VII.1б). Первый слой – основной (подложка) – изготавливается из пластмассы (поликарбоната); второй – отражающий – выполнен из металла (алюминия, серебра); третий – защитный – из прозрачного лака полиакрилата. Основной слой содержит полезную информацию, которая закодирована в нанесенных на него микроскопических углублениях (рис. VII.2). Эти углубления называют питами (от англ. pit - ямка, впадина), а оставшиеся от ровной поверхности островки называют лэндами (от англ. land – земля, суша). Глубина пита составляет примерно мкм, а расстояние между дорожками – мкм. Вся цепочка питов размещается на непрерывной дорожке, свернутой в спираль. Запись раскручивается от центра к внешней кромке, у которой размещают дорожку со

104

Шаховой Р.А., Юзюк Ю.И.

служебной информацией. Общая длина спиральной дорожки на компакт -диске приблизительно равна км!

Рис. VII.3. Изго товление матрицы для производства серийных дисков.

При массовом производстве компакт-дисков используются методы штамповки, или прессования. Но прежде чем что-то штамповать, необходимо сделать матрицу. Часто матрицу для компакт-дисков изготавливают методами фотолитографии. Сначала на заготовку в виде обычного диска из стекла или твердого пластика наносят слой фоторезиста1. Затем записывающий лазер с программным управлением засвечивает «нужные» области (рис. VII.3а). После этого заготовку подвергают обработке химическим травителем, который «смывает» те места фоторезиста, на которые лазер не светил. После этого на заготовку наносят твердый защитный слой, и матрица гот о- ва (рис. VII.3б). Дальше с помощью этой матрицы на пластиковых «болванках» выдавливают питы; затем «болванки покрывают отражающим слоем, а сверху наносят прозрачный защитный слой. Серийный компакт-диск готов. Осталось нанести рисунки, надписи и прочее декоративное оформление.

CD-R, CD-RW

Первое время главным недостатком компакт-диска была невозможность записи на него данных в домашних условиях. Однако вскоре такая возможность открылась – появился однократно записываемый диск CD-R (CD-Recordable). Хотя внешне записываемые диски очень похожи на обычный CD-ROM, их внутренняя структура и способ записи заметно отличаются.

Вообще можно выделить несколько основных способов записи информации на компакт -

диск:

абляционный метод – удаление (по сути, испарение) участка рабочего слоя при нагреве его лазерным лучом;

метод вздутия – образование вспучивания рабочего слоя путем создания под ним газового пузырька;

метод с использованием органических красителей.

Наиболее простой метод записи – абляционный (рис. VII.4а). При таком способе записи лазер просто выжигает в определенных местах «болванки» углубления – питы. Слой материала, которым покрыта «болванка» (например, теллур), делают достаточно тонким (80 нм), чтобы он мог полностью испариться при определенной температуре в нужном месте диска. Таким образом, мы получим обычный диск с привычными питами и лэндами. Однако понятно, что рабочая поверхность такого диска останется незащищенной. Поэтому после записи на диск «надевают» защитную маску из полиэтилена. На сегодняшний день абляционный метод записи не используется.

1 Фоторезистом называют вещество, ко торое меняет свою структуру при освещении. Так, фотор е- зист после освещения становится устойчивым к определенным химическим и механическим воздействиям.

105

На пути в эру нанотехнологий…

Рис. VII.4. Методы записи информации на компакт-диск: (а ) – абляционный, (б) – вздутия, (г) – мето д с ис - пользованием органических красителей.

Диски CD-R, которые записывают пузырьковым методом, имеют два рабочих подслоя: основной (отражающий) и вспомогательный. При записи лазерный луч фокусируют в нужный участок вспомогательного слоя, который сильно разогревается и вскипает (рис. VII.4б). «Закипевшее» место давит на основной подслой и приводит к образованию на нем пузырька. При считывании лазерный луч рассеивается во все стороны от пузырька, поэтому от него на считывающую головку попадает свет малой интенсивности. От ровной поверхности отражается свет большей интенсивности, таким образом, пузырек воспринимается как пит. Существенным недостатком такого метода является деформация поверхности в процессе записи. На сегодняшний день этот метод также устарел.

Наиболее распространенным сегодня является последний метод (рис. VII.4в). Диски, записываемые этим методом, изготавливают следующим образом. На пластиковой подложке вместо питов выдавливают пустые дорожки, они нужны для правильной ориентации считывающей головки. Сверху наносится металлическая пленка, выполняющая роль отражающего слоя. Затем диск покрывают слоем органических молекул (красителя), и, наконец, защитным прозрачным слоем.

Используемые органические молекулы (цианины, фталоцианины) способны необратимо менять свои оптические свойства при нагревании. В процессе записи лазерный луч фокусируют на слой с красителем, и нагревают выбранные точки поверхности. Они перестают пропускать свет к отражающему слою, образуя участки, аналогичные питам. В результате на CD-R организуется та же информационная структура, что и на штампованных дисках. Заметим, однако, что отражающая способность зеркального слоя и четкость питов у таких дисков немного хуже по сравнению со штампованными CD-ROM.

Оптические диски с однократной записью довольно долго были единственными предст а- вителями оптических накопителей. Однако людям хотелось не только записывать информацию на диск, но и стирать ее и перезаписывать снова. И, наконец, появились реверсивные или перезаписываемые диски. Такие диски стали называть CD-E (CD-Erasable). Однако вскоре решили сменить название, так как слово "erasable" - стираемый - могло ассоциироваться у пользователей с потерей

106

Шаховой Р.А., Юзюк Ю.И.

данных. Так появились CD-RW или CD-ReWritable (Reversible Writable — реверсивная, или обратимая, запись).

Технология записи информации на CD-RW похожа на запись CD-R с органическими красителями, только вместо слоя органических молекул в CD-RW дисках используется пленка металла (точнее, сплава редкоземельных металлов). Этот сплав способен обратимо менять свою структуру под воздействием лазерного облучения. При нагреве лазером выше критической температуры соответствующий участок металла переходит в аморфное1 состояние, в котором остается после быстрого остывания. Аморфные участки хуже, чем кристаллические, отражают свет, поэтому они выглядят более темными и могут, таким образом, выполнять роль питов. Если нагреть аморфный участок повторно (до другой более низкой температуры) и медленно охладить, то кристаллическое состояние металла вновь восстановится. Таким образом, повторный нагрев стирает записанную информацию. Главная трудность, которая здесь возникает, это как отрегулировать скорость нагревания или охлаждения нужного рабочего участка. Можно было бы, конечно, изменять скорость вращения диска, т.е. вращать его быстро при записи и медленно при стирании информации. Однако эту трудность решают по-другому.

Рис. VII.5. Запись и стирание информации с реверсивного диска.

При записи лазерный луч фокусируют точно на металлический слой (рис. VII.5 слева). Благодаря этому на маленьком участке этого слоя будет сконцентрирована вся мощность лазерно-

го пучка. Линейная скорость диска составляет примерно м/с, поэтому лазерный луч быстро выходит из нагреваемой области. Таким образом, выбранный участок рабочего слоя сильно нагревается и быстро остывает, переходя в аморфное состояние. При стирании информации лазерный луч фокусируют немного глубже рабочего слоя (рис. VII.5 справа). Из-за этого пучок будет освещать несколько большую площадь металла. Теперь мощность лазера будет рассредоточена по достаточно большой области, поэтому не так сильно нагреет металл. Кроме того пятну большей площади нужно больше времени, чтобы выйти из данной области. Т.е. выбранный участок рабочего слоя нагревается до меньшей температуры и медленнее остывает, возвращаясь в кристаллическое состояние.

Таким образом, в отличие от CD-R, допускающего только однократную запись, информацию на СD-RW можно перезаписывать многократно: стандартный диск выдерживает порядка тысячи циклов перезаписи. Надо заметить, что отражающая способность CD-RW ниже, чем у CDROM и CD-R. Это, кстати, легко увидеть, посмотрев на поверхность RW-диска – она выглядит более темной. Из-за этого обычные приводы довольно часто не могут «прочитать» многократно записываемые диски, и все же те из них, которые имеют качественную оптическую систему, справляются с этой задачей.

DVD, HD DVD, BD

Несмотря на огромную популярность дисков CD-ROM/R/RW, считается, что стандартный компакт-диск уже устарел. Вообще говоря, лишь поначалу емкость CD казалась огромной. Вскоре потребовались гораздо более емкие накопители информации. Так, например, одна минута высококачественного цифрового видеофильма требует примерно Мб памяти. Легко посчитать, что такой двухчасовой фильм займет Гб! Конечно, фильм можно сжать в формат MPEG2, и тогда он займет всего лишь Гб памяти. Но это все равно никак не вместится на обычный CD, в кото-

1 Аморфные вещества есть, по сути, не что иное, как «замерзшие» жидкости, т.е. остановленные на полпути при перехо де из жидкого состояния в кристаллическое. Другими словами, э то такие вещества, которые уже стали твердыми, но со хранили присущее жидкостям хао тическое расположение молекул. Например, некоторые расплавленные металлы могут перейти в аморфное состояние, если их быстро о хладить.

107

На пути в эру нанотехнологий…

ром есть только Мб свободного места. Поэтому в начале 90-х годов ряд фирм занялся разработкой оптических дисков большего по сравнению с CD объема. Наконец, в 1995 году благодаря совместным усилиям таких компаний, как Philips, Sony, Toshiba, Hitachi и др. родился новый формат – DVD. Сначала эта запись расшифровывалась как Digital Video Disc (цифровой видеодиск), однако вскоре ее сменила другая расшифровка: Digital Versatile Disc (цифровой универсальный диск).

Рис. VII.6. Повер хности CD (слева) и DVD (справа)

Внешне и «внутренне» CD и DVD очень похожи. Изготовление, технология нанесения питов и способы чтения информации в DVD остались такими же, как и в CD. Принципиальное отличие заключается в плотности записи информации: если для CD минимальный размер пита состав-

ляет	мкм, а расстояние между соседними дорожками			мкм (рис. VII.6 слева), то для DVD
эти значения равны		и	мкм соответственно. Увеличить плотность записи удалось благода-
ря использованию нового лазера с меньшей длиной волны. Так длина волны лазера в CD-приводе
равна	нм, а в DVD –		нм. Именно благодаря уменьшению длины волны лазера стало воз-
можным уменьшение и самого пита. В итоге на обычный DVD-диск можно записать					Гб дан-

ных. Кстати говоря, полная длина дорожки записи в DVD составляет около км!

Другой замечательной особенностью DVD является то, что он может быть двухслойным и двухсторонним. Двухслойный диск состоит как бы из двух последовательно соединенных DVD – дисков. В нем находятся два информационных слоя – верхний и нижний. Чтобы лазер мог считывать данные с обоих слоев, верхнее отражающее покрытие делается полупрозрачным. Для считывания информации с нижнего слоя лазер нужно просто перефокусировать на другую глубину. На двухслойном DVD-диске можно разместить Гб данных, то есть на Гб больше, чем на обычном DVD. Казалось бы, объем должен увеличиться вдвое, однако лазеру трудно считывать информацию с нижнего слоя, поэтому для облегчения считывания размер питов на двухслойном диске увеличен с до мкм.

Двухсторонний диск тоже состоит как бы из двух дисков, соединенных тыльными сторонами. И получается, что между двумя пластинками поликарбоната с отпечатанными на них питами оказывается общий отражающий слой металла. На двухстороннем DVD-диске уже можно по-

местить Гб, т.е. ровно в два раза больше, чем на простом DVD. Единственным недостатком двухстороннего диска является то, что его нужно либо вручную переворачивать в приводе, либо использовать специальное устройство, которое бы могло считывать информацию с обеих сторон диска.

Наконец, DVD-диски можно делать двухсторонними и одновременно двухслойными. В итоге сложилась целая система обозначений DVD-дисков разной емкости. DVD-5 (цифра указывает на округленное значение емкости в Гб) – односторонние однослойные диски; DVD-9 - односторонние двухслойные; DVD-10 - двухсторонние однослойные и DVD-18 - двухсторонние двухслойные диски.

Рис. VII.7. К определению числовой апер туры объектива .

108

Шаховой Р.А., Юзюк Ю.И.

Для считывания данных с DVD-диска требуется специальный привод – DVD-ROM. Благодаря совместимости технологии DVD с технологией CD привод DVD также читает и старые диски CD-ROM. Правда прочитать DVD с помощью CD-ROM привода не удастся.

Однако на создании DVD прогресс не остановился. Ведь если получилось уменьшить дли-

ну волны лазера с до нм, то можно уменьшить и снова, повысив тем самым плотность записи еще в несколько раз. И действительно, через несколько лет после создания DVD для записи

информации на оптические диски стали использовать сине-фиолетовый лазер с длиной волны нм. Примерно в одно и то же время появились два противоборствующих конкурента: HD DVD (High Definition DVD – DVD-диски высокой четкости или высокого разрешения) и BD (Blu-ray Disk – дословно, диски, записываемые синим лучом).

Прежде чем знакомиться с этими двумя новейшими форматами, давайте поговорим о ч и- словой апертуре объектива лазера. Понятие «числовая апертура» (Numerical Aperture – NA) было введено в главе III, когда мы с Вами говорили об оптоволокне. В случае объектива апертурным

углом называют угол	при вершине конуса, который образуют лучи после выхода из объектива
(рис. VII.7). Синус угла	, умноженный на показатель преломления среды , в которую выходит
свет, называют числовой апертурой:		. Из волновой оптики известно, что минималь-
ный размер пятна, который можно получить, сфокусировав лучи в одну точку равен

также называют еще диаметром Эйри. Таким образом, размер пита будет зависеть не только от длины волны лазера, но также от числовой апертуры. Так, для записи CD используют объектив

с числовой апертурой	, а для записи DVD – с числовой апертурой	.
Кстати говоря,	для того чтобы получить пятно диаметром порядка длины волны, необхо-

димо иметь источник монохроматического, направленного излучения. Следовательно, записать информацию требуемой плотности на диск с помощью пусть даже мощной лампы нельзя, так как размер пятна, который можно будет от нее получить, будет значительно больше диаметра Эйри. По этой причине запись информации на оптический диск осуществляется с помощью лазера.

Как уже было сказано, для дисков формата BD использовался сине-фиолетовый лазер с

длиной волны нм. Числовую апертуру объектива повысили до , и в результате площадь пятна от лазерного луча уменьшилась в пять раз по сравнению с DVD. Однако из-за такой большой апертуры попасть считывающим лучом точно на дорожку с питами стало труднее, потому что мельчайшие наклоны диска могли слишком далеко увести луч с дорожки. Чтобы уменьшить чувствительность лазерного луча к наклонам, разработчики уменьшили толщину защитного слоя, ко-

торый покрывает записывающий слой, до	мм (рис. VII.8а). Таким образом, на однослойный
односторонний Blu-ray диск удалось втиснуть	Гб данных. Таких слоев может быть несколько,

причем благодаря тонкому защитному слою на каждый рабочий слой можно записать практически

по	Гб без всяких ограничений. Так, компания Toshiba выпустила четырехслойный диск емко-
стью	Гб. Надо заметить, что BD и DVD диски существенно отличаются по структуре, поэтому

для чтения Blu-ray необходим специальный привод.

Рис. VII.8. Структура BD (а ) и HD DVD (б).

109

На пути в эру нанотехнологий…

Структура диска HD DVD такая же, как и у обычного DVD. Они имеют такую же толщину защитного слоя, что и обычные DVD – мм, а для чтения используется такой же объектив с

апертурой (рис. VII.8б). Из-за меньшей апертуры (по сравнению с BD) и более толстого защитного слоя плотность записи здесь ограничена, поэтому, несмотря на использование сине - фиолетового лазера, она ниже, чем в Blu-ray. В диске HD DVD может быть до трех слоев. На каж-

дый слой помещается ГБ данных с высокой четкостью, что дает максимальную емкость до ГБ.

Несмотря на то, что на HD DVD диски вмещается меньше информации, у них есть большое преимущество. В отличие от BD они схожи по структуре со «старыми» DVD, т.е. привод для HD DVD может «читать» и обычные DVD диски. К тому HD DVD дешевле Blu-ray дисков, которые имеют более высокие требования к оптике и к технологии изготовления. Кроме того, из-за тонкого защитного слоя первые BD были очень чувствительны к царапинам и другим внешним воздействиям. Все это вызывало некоторые сомнения относительно того, сможет ли формат Bluray противостоять стандарту HD DVD — своему основному конкуренту. Однако в январе 2004 года в Японии было придумано новое полимерное покрытие, которое дало дискам невероятную защиту от царапин и пыли. В свою очередь, массовое внедрение Blu-ray на мировой рынок сулит быстрое падение цены на них. Таким образом, у BD появились все шансы вытеснить HD DVD.

Но вот в 2008 году внезапно появилась новая угроза для BD дисков. Японские ученые разработали HD DVD, способные хранить поистине огромные объемы информации. Они изменили форму питов, сделав их коническими. Лазерный луч, попадая в такой пит, отражается под различными углами (эти углы отражения зависят от формы пита). И теперь каждый участок на поверхности диска может хранить не один информационный бит, а несколько. Таким образом, емкость од-

нослойного HD DVD повысилась до Гб! И вся ирония здесь заключается в том, что такая технология может быть использована даже в обычных CD, а вот для Blu-ray она неприменима.

Вот такие ожесточенные битвы проходят на арене дисковых форматов. И готовы поспорить, что это далеко не конец, так что, друзья, будьте готовы к новым переменам и на всякий случай не разбивайте пока свою копилку. Она Вам еще пригодится для приобретения нового привода на Ваш компьютер.

Оптико-механическая схема дискового ОЗУ

Для того чтобы прочитать информацию с оптического диска, одного полупроводникового лазера маловато. Для качественного и быстрого считывания используется достаточно сложная оп- тико-механическая система, имеющая целый набор разных элементов. На рис. VII.9 показана упрощенная схема считывания данных, используемая в приводах CD-ROM.

Рис. VII.9. Схема считывания данных, используемая в приводах CD-ROM:

1 – лазер, 2 – дифракционная решетка , 3 – разделительная призма, 4 – поляризаторы, 5 – пластинка , 6 –

зеркало на магнитных подвесах, 7 – коллиматор, 8 – линза на магнитных по двесах, 9 – цилиндрическая линза, 10 – фотодатчик.

110