آشنایی با دیسک‌های نوری- مغناطیسی

با تلفیق دو تكنولوژی مغناطیس و نور ، تلاش می شود تا دیسك هایی ایجاد شوند كه هم خاصیت قابل پاك شدن و باز نویسی دیسك های مغناطیسی را داشته باشند و هم چگالی و ظرفیت بسیار بالای دیسك های نوری. به نظر می رسد كه اینگونه دیسك ها در تولید انبوه به بازار مصرف عرضه شده است. قطر این دیسك ها ۵ اینچ بوده ، از نوع پاك شدنی هستند و از سرعت بسیار بالایی برخوردارند، سرعت انتقال در این دیسك ها حدود یك مگابایت در ثانیه و یا بیشتر است.
در سال های اخیر دیسك های نوری به طور وسیعی برای سرگرمی ، برنامه های تعلیم و تربیت و ارتباطات تصویری - صوتی بكار گرفته شده است. در زمینه ذخیره اطلاعات ، سیستم های ثبت نوری مستقیم به عنوان تجهیزات یارانه ای معروف شده اند، جایی كه تركیب ظرفیت اطلاعات خیلی زیاد و دسترسی سریع به آنها توسط دیسك های نوری یك جایگزین جذاب برای روشهای دیگر ذخیره حافظه یارانه ای است. ظرفیت اطلاعات زیاد ، طول عمر زیاد و زمان طولانی نگهداری ، كاربردهای ذخیره و. . . را منحصر به خود كرده است.
● مزیتهای دیسكهای نوری
اصلی ترین مزیت دیسكهای نوری بر دیگر سیستمها مانند دیسكهای صوتی معمولی و سیستم های نوار مغناطیسی ، علاوه بر ذخیره اطلاعات به چگالی بالا ، عدم تماس فیزیكی بین سیستم قرائت و ماده ذخیره اطلاعات است كه از پاره شدن جلوگیری می نماید. علاوه بر این در دیسكهای نوری ، لایه ماده شفافی را می توان روی اطلاعات ذخیره شده نشانید تا آسیب نبیند. گرامافون اطلاعاتی را در سطح دیسك به صورت مارپیچ ضبط می كند كه رد پا نامیده می شود. اما در عمل در دیسكهای نوری ، نه شیار و نه خط مداوم وجود دارد بلكه فقط علامتها مارپیچ های شكسته ای را شكل می دهد. این علامتها مساحت های كوچكی هستند كه نسبت به اطراف خود فرق نمایانی دارد. معمولا حفره هایی در سطح دیسك ایجاد می كنند. در نتیجه بازتاب در طول مسیر با توجه به توزیع حفره ها تغییر می یابد، كه بیانگر ثبت اطلاعات است.
● ذخیره و خواندن اطلاعات ذخیره شده
برای خواندن اطلاعات ذخیره شده بازوی اپتیكی تغییرات بازتاب را به سیگنال الكتریكی تبدیل می كند. یك عدسی در داخل بازو پرتو كم توان لیزر را به لكه كوچك نوری بر روی مسیر متمركز می كند و همچنین نور بازتاب شده از دیسك را مجددا به آشكار ساز نوری هدایت می كند.
خروجی آشكار ساز نوری بر اساس توزیع گودالهای طول مسیر تغییر می كند و سیگنال الكتریكی بدست می دهد كه می توان سیگنال صدا ،تصویر و یا داده ها را دوباره بدست آورد. سیگنال های صدا به صورت دیجیتال در دیسك ذخیره می شوند. نمونه های صدا با آهنگ KHZ ۴۴/۱ بدست می آید و بلندی صدا برای هر نمونه به مقادیر عددی به صورت كلمه كد دوتایی ، ۱۶بیتی در می آید. بیت های اضافی برای اصلاح خط اضافه می شود و بیت های فراوانی در فركانس MHZ ۴/۳۲۱۸ بر روی دیسك ذخیره می شود.
صفرها بیانگر سیگنال نوری كوچك و یكها بیانكر سیگنالهای قوی هستند، از این رو مسیر از حفره ها و فضاهایی با طول های مشخص تشكیل یافته است. از سوی دیگر ، سیگنال های ویدیویی ، بصورت آنالوگ ذخیره سازی می شوند، زیرا ذخیره سازی به روش دیجیتال احتیاح به پهنای باند بسیار بالا دارد. سیگنال تركیبی ویدئو (با رنگ و اطلاعات تابشی) به صورت فركانس مدوله می شود ( FM) حدود فركانس حامل MHZ ۷/۵ و صدا به آن بعدا با مدولاسیون اضافه می شود. این باعث می شود تا فاصله گودال های (مركز تا مركز) بر اساس مدولاسیون فركانس صورت مربوطه تغییر یابد. در حافظه های نوری داده ها هم به صورت آنالوگ و هم به صورت دیجیتال ذخیره می شود.
برای مفید واقع شدن در فرآیند كردن داده ها در الكترونیك تجهیزات ذخیره سازی باید قادر به باز سازی داده های ذخیره شده با حداقل میزان خطا و در حدود یك قسمت در ۱۲۱۰ باشد، كه دیسك های نوری به این دقت رسیده اند. با دیسك های نوری به چگالی اطلاعات زیادی از یك لكه متمركز شده بسیار كوچك لیزر دست یافته اند. قطر لكه توسط رابطه F۴/۹۶۰ نشان داده می شود. با توجه به محدودیت های پراش حداقل قطر لكه نوری تشكیل شده در نقطه كانونی عدسی حدود NA ۲/۰ است كه NA دیافراگم عددی عدسی است Nsin NA = كه N ضریب شكست فضای جسم و S= است، قطر عدسی و S فاصله جسم تا عدسی است). متقابلا چگالی اطلاعات از مرتبه(۲ NA ) است.
● ثبت كردن
فرآیند ثبت اطلاعات بستگی به این دارد كه آیا قرار است اساسا دیسك به تعداد زیادی برای مشتریان بازار كپی برداری شود و یا برای ذخیره سازی مهیا می شود. بیشتر دیسك ها ، به هر منظوری كه تهیه شوند، حاوی اطلاعات زیادی با كیفیت خوب هستند. لذا كپی كردن آنها نسبتا آسان و ارزان است.
● مواد ثبت كننده
گودال ها دارای ابعاد میكرون است و از این رو مواد ثبت كننده نیز باید دارای توان تفكیك بالا باشند و برای آنكه بتوان توان لیزری مورد نیاز را به حداقل رسانید باید دارای حساسیت خیلی بالا باشند. ترجیحا مواد ثبت كننده باید بتوانند ثبت زمان واقعی را بدست دهند و اجازه خواندن سریع اطلاعات ذخیره شده را نیز ممكن سازند.
یعنی بطور ایده آل فرآیندهای مرحله ای بین نوشتن و خواندن وجود نداشته باشد. علاوه بر فوتورزیست ها ، فیلم های فلزی ، مخصوصا آنهایی كه بر اساس آلیاژ تلوریم ساخته شوند، دارای دقت خوب و حساسیت بالا هستند. در این حالت تابش لیزر پالسی ایجاد گودال یا حفره در لایه نازك فلز می كند، (از طریق ذوب یا برداشتن) و بازتاب لایه نازك را تغییر می دهد. از آنجایی كه ایجاد حفره فرآیند حرارتی است، طول موج لیزر خیلی مهم نیست و از هر لیزری كه بتواند توان مورد نیاز را به دست دهد برای نوشتن می توان استفاده نمود.
● خواندن داده ها از دیسك های نوری
باریكه لیزر ، معمولا از یك لیزر دیود به دلیل اندازه قابل ملاحظه اش از طریق زیر لایه به لایه بازتاب كننده دیسك متمركز می شود. عدسی متمركز كننده شبیه به یك عدسی شی است و برای جاروب كردن كل دیسك ، با لیزر در سیستم قرائت در نرده ای زیر دیسك نصب شده است. قسمتی از نور بازتاب شده ، كه توسط دیسك مدوله شده است با همان عدسی گردآوری می شود و بر روی آشكار ساز نوری هدایت می شود. نور به شدت از نواحی كه گودال وجود ندارد (معمولا زمین خوانده می شود) بازتاب می شود و بطور وسیعی توسط گودالها پراكنده می شود. بطوری كه خروجی آشكار ساز وقتی باریكه مسیر را طی می كند، تغییر می یابد. برای مثال ، در ذخیره به روش دیجیتال ، تغییر در میزان سیگنال بازتاب شده بیانگر انتقال از گودال به زمین و یا بالعكس است. در حقیقت این انتقالات بكار می روند تا یكها را بیان كنند، در حالیكه فاصله بین انتقالات گودالها و یا زمین بیانگر تعداد صفرها است.
● مزیتهای استفاده از نور بازتابی بجای نور عبوری
استفاده از بازتاب به جای نور عبوری چندین مزیت دارد. برای مثال از آنجایی كه فقط یك سطح دیسك مورد استفاده قرار می گیرد ساختمان حركت آزاد سیستم ساده می شود و تعداد قطعات نوری مورد نیاز كاهش می یابد.
لایه نشانی محافظ نیز فقط بر روی یك طرفه لایه اطلاعات لازم است و ساختمان كنده كاری كم عمقتر از حالت عبوری است، این دو نكته باعث تولید انبوه دیسك می شود. نهایتا ، سیستم كنترل خیلی ساده تر ساخته می شود و لكه و خراشهای سطح محافط از لایه اطلاعات جدا می شوند و از تمركز خارج می شوند و بدین طریق اثر آن بر روی سیگنال باز خوانی حذف می شود.
● دیسك های نوری قابل پاك شدن
برای خیلی از كاربردها مانند حسابگری و به روز كردن اطلاعات تسهیلات پاك كردن و درباره نوشتن مفید است. موادی كه می توانند برای دیسك های نوری قابل پاك شدن مورد استفاده قرار گیرند شامل مواد مگنتو اپتیك ، ترمو پلاستیك ها و لایه های نازك چالكو جناید برای ذخیره دائمی و مواد فوتو كرومیك ، فوتو فریك و فوتو كانداكتیو برای ذخیره سازی برای زمان های محدود بكار می روند. برای مثال باریكه نویسنده لیزر ناحیه كوچكی از فیلم نازك از ماده فرومغناطیس را كه به صورت عمودی مغناطیس شده است (برای مثال cd Tbfe) گرم می كند تا به دمای بالای نقطه كوری آن می رسد، و خاصیت مغناطیس دائمی خود را از دست می دهد.
اگر ناحیه مجاز به سرد شدن در حضور میدان خارجی كه در جهت غیر موازی با مغناطیس شدن اولیه است باشد، آنگاه نواحی كه پلاریزاسیون را ذخیره كرده اند تشكیل می یابند. خواندن در این حالت معمولا با استفاده از اثر مگنتو - اپتیك كر (كه آن باریكه پلاریزه نور كه از سطح مغناطیس شده بازتاب می شود دارای صفحه پلاریزاسیون است و به میزانی كه بستگی به شدت مغناطیس شدن و جهت مغناطیس شدن دارد نسبت به جهت پرتوی نور، می چرخد)، انجام می گیرد. باریكه پلاریزه شده دارای چرخشهای متناوب است، بسته به اینكه كدام قسمت فیلم برخورد می كند و از آن بازتاب می كند، مقدار چرخش فقط چند دهم درجه است و معمولا با روشهای آشكار سازی حساس ، از عبور نور بازتابی از یك تقسیم كننده پرتو پلاریزه كننده و مقایسه دو نور تولید شده به دست می آید.
پاك كردن و دوباره نوشتن به سادگی از گرم كردن لایه نازك روی دیسك تا دمای بالاتر از نقطه كوری و در حضور یك میدان مغناطیسی خارجی به دقت هدایت شده انجام می شود. به طور وضوح لیزری كه برای خواندن بكار می رود باید دارای توان به مراتب كمتر از توان لیزری كه برای نوشتن بكار می رود، باشد تا از بین بردن داده های ذخیره شده جلوگیری شود.
اخیرا توجه زیادی به دیسكهای نوری قابل پاك كردن شده است و چندین سیستم چند لایه ای ارزیابی شده است. سیستمهای دیسك نوری بطور رو به افزایشی در سیستمهای ذخیره سازی انبوه مورد استفاده قرار می گیرد. برای مثال، سیستم مگاداك ، شامل ۶۴ دیسك كه زمان دسترسی به هر یك از دیسكها حدود MS ۱۵۰ است و زمان ظاهر شدن هر دیسك ۲۰ ثانیه است. ظرفیت چنین سیستمی در ناحیه ۱۴۱۰-۱۲۱۰ بیت است كه در مدت حدود چند ثانیه می تواند دوباره بدست آید.

فریما سادات میری

منبع : روزنامه جوان