5.Оптические покрытия (1074564)

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла

Оптические покрытия

• Внедрение оптических приборов и методов исследования в различные области науки и техники приводит к необходимости создания многослойных диэлектрических, металлодиэлектрических систем с уникальными требованиями к их свойствам.

• Это в первую очередь оптические, физико-механические, химические и другие свойства. Из оптических свойств следует упомянуть непрерывно расширяющей спектральный диапазон работы приборов, ужесточение требований к лучевой стойкости и прочности покрытий, сочетание возможности отражения (пропускания) и формирования волнового фронта отражённого (прошедшего) излучения.

• Плёнки, нанесённые на преломляющие и отражающие грани оптических элементов позволяют формировать требуемые, разнообразные, часто уникальные спектральные кривые, которые могут быть реализованы благодаря уникальному свойству тонкоплёночных систем. Этим уникальным свойством является интерференция света в плёнках, реализуемая практически для всех источников света, в виду малой длины когерентности источников излучения, необходимой для тонкослойных систем.

Классификация оптических покрытий

Просветляющие

Зеркальные

Свето- и
спектроделительные

Фильтрующие

Поляризующие

Компакт-диски

• Компакт-диск (CD) относится к внешней памяти и предназначен для длительного хранения программ и данных.

• Вначале компакт-диски использовались исключительно в высококачественной звуковоспроизводящей аппаратуре, заменяя устаревшие виниловые пластинки и магнитофонные кассеты. Однако вскоре лазерные диски стали использоваться и на персональных компьютерах. Компьютерные лазерные диски были названы CD-ROM (Compact Disk - Read Only Memory, или «компакт-диск - память только для чтения»). В конце 90-х годов устройство для работы с CD-ROM стало стандартным компонентом любого персонального компьютера, а подавляющее большинство программ стало распространяться на компакт-дисках.

• Принятый несколько позже международный стандарт ISO 9660 для цифровых компакт-дисков в принципе совпадал с основными положениями HSG. Компакт-диски, соответствующие требованиям стандарта ISO 9660, который определяет их логический и файловый форматы, являются совместимыми друг с другом. В частности, этот документ определяет, каким образом найти на компакт-диске его содержание (Volume Table Of Contents - VTOC).

• Для большинства компакт-дисков хранимая впоследствии на них информация заносится за один технологический цикл, или сеанс (single session). Оглавление диска, то есть указатель того, где и как на нем хранится информация, содержится в VTOC. Однако после того как появилась технология, позволяющая дописывать информацию на специальные (дописываемые) CD-ROM, речь пошла уже о многосеансовых компакт-дисках и соответствующих приводах (multi session). Так, многосеансовые записи определены в форматах Kodak PhotoCD и CD-ROM ХА (extended Architecture).

• Появились диски с возможностью многократной записи CD-RW (Compact Disk - Rewritable: перезаписываемый компакт-диск). В настоящее время CD-R и CD-RW являются наиболее удобными средствами хранения и передачи больших объемов информации.

• Стоимость хранения информации на компакт-дисках меньше, чем на любых других носителях.

• Компакт-диск состоит из нескольких слоев, соединенных в единую круглую тонкую пластину. Диаметр подавляющего большинства компакт-дисков составляет 120 миллиметров, что равняется пяти дюймам. Стандартный 5-дюймовый диск содержит 640-700 Мбайт информации.

• CD-ROM, созданный промышленным способом, состоит из трех слоев. Основа диска, созданная из прозрачного поликарбоната, занимает основной объем диска. При изготовлении основы методом штамповки или литья под давлением на нее наносится информационный узор, и в результате чего получается прозрачная пластиковая пластина, гладкая с одной стороны, а с другой - содержащая множество микроскопических впадин (называемых иногда питами, от англ. pit - углубление), глубина которых отсчитывается от поверхности (land). Далее на основу наносится отражающий металлический слой (чаще всего алюминий, хотя могут использоваться и другие металлы или сплавы), а затем - защитное покрытие из тонкой пленки поликарбоната или специального лака, на котором часто размещается полиграфия - различные рисунки и надписи.

• После создания всех слоев диск готов к использованию. Информация считывается с рабочей стороны диска через прозрачную основу. Штампованный информационный узор и отражающий слой отражают луч считывающего лазера по-разному в разных участках.

Изготовление штампов для CD

• Премастеринг. Термин «премастеринг» относится ко всем Шагам первой стадии изготовления диска. Сначала осуществляется кодирование на уровне ISO (логическое), включающее подготовку данных, индексирование, тестирование и создание образа диска. Затем осуществляется кодирование на уровне CD (физическое), что включает внедрение в данные образа диска ряда служебных данных - добавляются адреса секторов, синхронизация, обнаружение и коррекция ошибок и другие требуемые байты, что образует в конце концов файл, описывающий том CD в формате ISO 9660 («premastered file», «premastered source»).

Мастеринг

• Поскольку стеклянная болванка (пластина около 10' диаметра и 6 миллиметров толщины - «glass master»), на которой формируется матрица для печати CD, используется многократно, первым шагом технологического процесса является смывка фоторезистивного материала, оставшегося от прошлого раза. Затем очистка, промывка деионизированной водой и нанесение нового жидкого слоя фоторезиста и просушивание. После этого диск помещается в лазерное пишущее устройство (Laser Beam Recorder - LBR), соединенное с персональным компьютером. Для записи (мастеринга) используется голубой или фиолетовый лазер, луч которого модулируется так, чтобы экспонировать фоторезист в точках, где должны быть расположены углубления (питы, pits); запись происходит с постоянной линейной скоростью. Питы должны удовлетворять геометрическим требованиям, специфицированным в «Красной книге» (Red Book). После записи болванка помещается в раствор NaOH, смывающий засвеченные участки фоторезиста. Стеклянная поверхность не подвергается изменениям в этом процессе, а только является носителем фоторезиста.

• Обработанная таким образом болванка методом вакуумного напыления покрывается тонким слоем (около 1 молекулы толщиной) серебра, образуя металлизированную болванку («metalised» glass master).

• Затем электролизным методом на серебро наносят слой никеля, который затем снимается со стекла, образуя металлический лист, именуемый «отцом» («father»). Будучи зеркальным отображением нанесенных данных, он может уже использоваться для печати CD, однако процесс на этом не заканчивается, поскольку необходимо множество копий такого штампа. Поэтому «отец» используется для получения своего опять же никелевого обратного изображения - «матери» («mother»), которое применяется для производства подобных «отцу» рабочих штампов (называемых «сын», «son»).

• Перед передачей в производство штампы проходят тщательную выбраковку на предмет точности расположения центрального отверстия, наличия продольных и поперечных биений при вращении на устройстве под названием «stamper player».

• Рабочий штамп («stamper») используется для нанесения информационного узора на поверхность полимерной основы CD, которая затем покрывается отражающим алюминиевым и защитным акриловым слоями.

Технология TrueX (Kenwood Technologies)

• Данный метод позволяет увеличить скорость передачи данных с диска за счет распараллеливания считывания. Излучение обычного лазерного диода пропускается через дифракционную решетку, которая расщепляет его на семь отдельных лучей, расположенных так, чтобы сканировать 7 дорожек CD, центральная из которых является текущей, а остальные, прочитанные в буфер, обеспечивают возможность как повышения скорости обмена, так и улучшения надежности.

• Механизм привода не имеет существенных отличий от традиционного. Kenwood Technologies выпустила первый CD-ROM дисковод TrueX со скоростью 40х в августе 1998 года и через 6 месяцев - Достигла скорости 52х.

• Дисковод TrueX обеспечивает скорость передачи от 6750 до 7800 Кбайт/с (или 45х - 52х) на всей поверхности диска, в то время как обычный дисковод 48х-max - на внутренних дорожках работает со скоростью 19х, достигая скорости 48х на внешних дорожках (если, конечно, диск заполнен).

Записываемые форматы CD

• CD-R. Тип оптического диска для одноразовой записи (Write Once/Read Many storage - WORM) был известен с конца 1980-х годов При записи данных на WORM физические отметки (марки) делаются на поверхности носителя маломощным лазером и так как эти марки не могут быть стерты, запись осуществляется только однажды.

• Характеристики записываемого компакт-диска были определены в стандарте Orange Book II («Оранжевая Книга, часть II») в 1990 году и первой на рынок с изделием CD-R в середине 1993 года вышла компания Philips. Здесь использовалась та же технология, что и в WORM - изменение степени отражающей способности органического окрашивающего слоя, который играл роль отражающего алюминиевого слоя в обычных CD-ROM. В первых версиях CD-R использовался окрашивающий слой из цианинов (cyanine), или их нейтральных к контакту с металлами производных. В дальнейшем стали применять фталоцианины (phtalocyanine), которые, как оказалось, менее подвержены деградации от воздействия видимого света или ультрафиолета.

• Красящий слой из азосоединений, которые ранее использовались в других оптических носителях записи, теперь также применяется в CD-R.

• Изготовители CD-R используют эти различные красители, комбинируя их, варьируя толщину окрашивающих и отражающих слоев и так далее для получения широкого диапазона таких характеристик, как долговечность, скорость записи и мощность лазера, используемого при записи. Для устранения недостатков, присущих алюминиевому отражающему слою обычных CD, здесь используют отражающие слои из сплавов серебра или золота.

• Цвет диска CD-R определяется красителями, которые используются в записывающем слое, и меняется, если в отражающий слой добавлено золото или серебро. Эти сочетания (отражающий и красящий слои) дают эффект зеленой, синей или золотистой окраски. Например, «золотисто-зеленые» диски используют отражающий слой из золота в сочетании с цианиновым красителем, что вызывает золотистый отблеск на стороне основы и зеленый - на стороне записи-чтения (такие диски выпускает, например, Taiyo Yuden). Mitsui Toatsu Chemicals выпускает «золотисто-золотые» диски. «Серебристо-синие» CD-R, изготовленные по технологии, запатентованной Verbatim (Metall-Azo), стали выпускаться с 1996 года «Серебристо-серебряные» («платиновые») диски Ricoh, основанные на «модифицированном цианиновом красителе», появились на рынке в середине 1998 года

• На записываемом диске имеется спиральное углубление (ведущая дорожка), отштампованное при его изготовлении, на которое в дальнейшем заносятся данные. При записи пишущая лазерная головка следует вдоль этой дорожки и в результате диск получает такие же характеристики, что и обычный компакт-диск - ширина дорожки 0.6 мкм и подача (шаг) дорожки - 1.6 мкм. Запись начинается от внутренней части диска и на полном диске спиральная фонограмма делает 22 188 оборотов или примерно 600 оборотов на 1 миллиметр.

• Если обычный CD-ROM изготовляется путем механической штамповки углублений (марок, «питов»), при записи CD-R используется лазер, «выжигающий» метки в органическом красителе. Будучи нагретой до критической температуры, «выжженная» область становится непрозрачной (или поглощающей) и при считывании отражает меньшее количество света, чем смежные участки, которые не были нагреты лазером. Эта технология подражает способу, которым информация считывается с обычного CD, когда свет полностью отражается от поверхности («land»), но рассеивается углублением («pit»).

• В отличие от технологии WORM, диски CD-R не позволяют стирать ранее записанные данные, однако они позволяют последовательно добавлять их за несколько сеансов (или сессий) в свободные области диска. Проблема заключается в том, что такие мультисессионные диски могут быть не считаны полностью на более ранних версиях проигрывателей, компьютеров или при использовании устаревших операционных систем.

• Изготовители устройств записи CD-R в середине 1990-х годов начали быстро повышать их характеристики с одновременным удешевлением. В 1998 года типичными характеристиками были - «четы-рехскоростная» скорость записи и «двенадцатискоростная» скорость считывания (что обозначается как «4х/12х»),

• Первоначально CD-R выпускались в форматах 63 или 74 минуты, этому соответствовали емкости в 550 или 650 Мбайт, в дальнейшем появляются диски емкостью 700 Мбайт. Формат CD-R не был свободен от проблем совместимости. В отличие от обычных компакт-дисков, отражающая поверхность CD-R рассчитана так, чтобы точно соответствовать свету лазера обычного плеера CD-ROM (780 нм). Если поместить такой диск в дисковод первого поколения (лазер с длиной волны в 650 нм), то нет никаких гарантий точного считывания информации. В последующем были разработаны лазерные головки с изменяемой (двойной) длиной волны, и эта проблема была решена.

CD-RW - перезаписываемый CD (rewritable CD)

• В середине 1997 года был предложен стандарт CD-RW (известный как Orange Book III), который позволяет пользователю делать запись по старым данным или удалять отдельные файлы. Спецификации CD-RW гарантируют совместимость в пределах семейства устройств считывания компакт-диска так же, как и совместимость с CD-ROM.

• Технология CD-RW - изменение оптического состояния (фазы) вещества - сама по себе далеко не новость. Заметим, однако, что технологии CD-RW не требуют
  воздействия магнитных полей (как это используется в магнитооптических
  накопителях). Накопитель CD-RW отличается от дисков CD-R, и их структура
  в своей основе сходна с дисками CD-R (поликарбонатная основа с выплавленной
  ведущей спиральной дорожкой), но с существенными различиями в
  подробностях - записывающий слой размещен между слоями диэлектрика,
  которые отводят от него избыточное тепло в процессе записи.

• В качестве среды записи CD-RW обычно использует прозрачный состав, составленный из соединений серебра, индия, сурьмы и теллура. В процессе записи сфокусированный лазерный луч выборочно нагревает области материала выше температуры плавления (500-700 °С), и после достаточно быстрого охлаждения вещество переходит в так называемое аморфное состояние, формируя область непрозрачности.

• При стирании слой нагревается до температуры, которая ниже точки плавления, но выше, чем температура кристаллизации (200 °С) в течение достаточного времени (по крайней мере, дольше чем минимальное время кристаллизации), и атомы возвращаются к упорядоченному (прозрачному) состоянию.

• Чтобы получить эти эффекты в записывающем слое, пишущий лазер устройства CD-RW использует три уровня мощности:

• Файловые системы

• Формат данных ISO 9660, разработанный Международной организацией по стандартизации (MOC/ISO) в 1984 году, описывает структуры каталогов и имен файлов на дисках. Имена файлов могут содержать только прописные буквы латиницы, Цифры «0» -«9» и символ подчеркивания - «_». Имена каталога могут иметь максимальную длину восемь символов (без расширения), степень вложенности каталогов не должна превышать восьми.

• Каждый компакт-диск имеет оглавление (table of contents - ТОС), которое содержит информацию о треках (фонограммах), размещенных на диске. «Оранжевая Книга» решает проблемы записи компакт-дисков, где при последующих сеансах записи на диск происходит модификация ТОС.

• Компакт-диски имеют диаметр 12 сантиметров и центральное отверстие диаметром 15 миллиметров. Аудио- или компьютерные данные записываются начиная от радиуса 25 миллиметров (после записи lead-in) до радиуса 58 миллиметров (или до записи lead-out). Стандарт «Оранжевой Книги» CD-R в целом разбивает компакт-диск на две области:

• системную (System Use Area - SUA);

• информационную (Information Area - IA).

• В то время как IA - только пространство для размещения данных, SUA подобна загрузочному сектору жесткого диска и использует начальные 4 миллиметра радиуса поверхности компакт-диска. Здесь записывается информация для считывающего устройства, где указывается, какой тип и формат информации следует ожидать. SUA, в свою очередь, разделяется на две части - область калибровки мощности (Power Calibration Area - РСА) и область записи программы (Program Memory Area - РМА).

• На каждом диске РСА используется как база для настройки лазера пишущего устройства. Как только диск вставляется в накопитель CD-R, луч лазера направляется на поверхность РСА, чтобы оценить оптимальную установку мощности для прожига компакт-диска. На калибровку влияют такие факторы, как скорость записи, влажность и температура окружающей среды, тип используемого диска. На диске разрешается максимум 99 калибровок, поскольку каждая из них разрушает участок поверхности РСА.

• Информационная область

• В области РМА находятся данные, содержащие описания до 99 треков (фонограмм) - времена их начала и остановки (для музыки), или адреса начальных секторов файлов данных (на компакт-диске для данных).

• Информационная область в свою очередь разделяется на три участка:

• область lead-in содержит нулевые биты («цифровую тишину») в главном канале плюс оглавление (VTOC) в подканале «Q». Длина lead-in определяется необходимостью разместить оглавление тома (VTOC), содержащее до 99 треков (фонограмм);

• область программы содержит приблизительно до 76 мин. данных, разделенных максимум на 99 дорожек (фонограмм). В то время как на обычных носителях восемь битов образуют байт, последовательность которых свою очередь формирует блоки данных, на компакт-диске каждый байт (8 бит) кодируется как 14 бит плюс 3 присоединенных бита по алгоритму, именуемому «модуляция восемь к четырнадцати» (Eight То Fourteen Modulation - EFM);

• область lead-out, содержащая нулевые биты и определяющая конец программы.

• Магнитооптические технологии

• Как следует из названия, эти диски используют сочетание магнитных и оптических технологий, используя лазер, чтобы считывать данные с диска, при дополнительном использовании магнитного поля при записи данных. Устройство спроектировано так, что вставляемый диск подвергается воздействию магнитного поля с одной стороны и лазерного луча с противоположной. Диски, имеющие форматы в 3.5' и 5.25', покрыты слоем специального сплава, который обладает свойством отражать излучения лазера под слегка различающимися углами в зависимости от направления намагниченности, и данные могут записываться как «северные» и «южные» магнитные полюса, как и в случае жесткого диска.

• В то время как жесткий диск может перемагничиваться при любой температуре, магнитное покрытие, используемое на МО-носителях, чрезвычайно устойчиво к намагничиванию при комнатной температуре, сохраняя данные неизменными, пока записывающий слой не будет нагрет выше уровня температуры, называемого точкой Кюри (приблизительно 200 °С). Магнитооптические накопители используют лазер для нагревания определенных областей магнитных частиц. После разогрева магнитных частиц направление их магнитных полей может быть легко изменено полем, сгенерированным магнитной головкой.

• Информация считывается, используя менее мощный лазер и эффект Керра, состоящий в том, что поляризация отраженного света меняется в зависимости от ориентации магнитного поля. В тех точках, где поверхность не была подвергнута лазерно-магнитному воздействию, участок представляет «О», а там, где точка была нагрета и намагничена, будет записан сигнал «1».

• LIMDOW

• Light Intensity Modulated Direct Overwrite (прямая перезапись с изменяемой мощностью светового луча).

• LIMDOW - дисководы и диски используют тот же самый основной принцип, что и обычный МО-накопитель: поверхность для записи нагревается и намагничивается под воздействием внешнего магнитного поля. Но вместо использования магнитной головки в дисководе здесь магниты встроены в сам диск.

• LIMDOW - диск имеет два магнитных слоя непосредственно позади отражающей рабочей поверхности. Эта поверхность при нагреве до одного уровня температуры принимает намагниченность одного из этих слоев, но при дальнейшем нагреве приобретает полярность другого магнитного слоя. При записи данных на диск используются лазерные импульсы двух различных мощностей. Таким образом удалось существенно повысить скорость записи данных до почти сравнимой с жесткими дисками.

• Кроме создания МО, конкурентоспособного по скоростям записи, технология LIMDOW позволяет перейти к магнитооптическим дискам более высокой вместимости. Поскольку магнитный слой расположен рядом с рабочей поверхностью (а не где-нибудь вне диска), запись может быть сделана с намного более высокой плотностью, фактически ограниченной разрешающей способностью следа лазерного луча («пятна», нагревающего поверхность). В будущем с применением лазеров с более короткой длиной волны (красные лазеры, а затем синий лазер) ожидается снижение размера следа, и вместимость диска по отношению к сегодняшней (2.6 Гбайт и более) может увеличиться в 4 раза.

Характеристики

Тип файла документ

Документы такого типа открываются такими программами, как Microsoft Office Word на компьютерах Windows, Apple Pages на компьютерах Mac, Open Office - бесплатная альтернатива на различных платформах, в том числе Linux. Наиболее простым и современным решением будут Google документы, так как открываются онлайн без скачивания прямо в браузере на любой платформе. Существуют российские качественные аналоги, например от Яндекса.

Будьте внимательны на мобильных устройствах, так как там используются упрощённый функционал даже в официальном приложении от Microsoft, поэтому для просмотра скачивайте PDF-версию. А если нужно редактировать файл, то используйте оригинальный файл.

Файлы такого типа обычно разбиты на страницы, а текст может быть форматированным (жирный, курсив, выбор шрифта, таблицы и т.п.), а также в него можно добавлять изображения. Формат идеально подходит для рефератов, докладов и РПЗ курсовых проектов, которые необходимо распечатать. Кстати перед печатью также сохраняйте файл в PDF, так как принтер может начудить со шрифтами.

Список файлов лекций