光盘刻录地基本原理

《光盘刻录地基本原理》由会员分享，可在线阅读，更多相关《光盘刻录地基本原理（12页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。

1、光盘刻录的基本原理读盘原理常说的 CD 实际上是 Compactdiscs 的缩写。不管其存储的是音乐(Audio)、数据(Data)还是其它多媒体视频文件(Video)等，所有 数据都经过数字化处理变成0与1,其所对应的就是光盘上的Pits (凹 点)和Lands (平面)。所有的Pits都有着相同的深度与长度。一个Pits大约只有半微米宽，大 概就是五百粒氢原子的长度。而一张CD光盘上大约有28亿个这样的 Pits。当激光映射到盘片上时，如果是照在Lands上，那么就会有70% 到80%激光被反射回；如果照在Pits 上,就无法反射回激光。根据反射 和无反射的情况，光盘驱动器就可以解读0或

2、1的数字编码了。光盘结构原理常说的刻录盘则是指CD-R和CD-RW两种。CD-R是CD-Recorder或CD-Recordable的缩写，是一张光盘只可以让用户写一次的光盘驱动 器,其数据格式与CD-ROM相同；CD-R规格书由飞利浦公司(philips) 和索尼(sony)共同制定于1990年，雅马哈公司(yamaha)在同年推 出了第一部2倍速CD-R驱动器。CD-RW是CD-ReWritable的缩写，是允许用户在同一张可擦写光盘上 反复进行数据擦写*作的光盘驱动器，由ricoh公司首先推出。CD-RW 采用相变技术来存储信息。相变技术是指在盘片的记录层上，某些区域 是处于低反射特性的

3、非晶体状态；数据是通过一系列的由非晶体到晶体 的变迁来表示。CD-RW驱动器在进行记录时，通过改变激光强度来 对记录层进行加热，从而导致从非晶体状态到晶体状态的变迁。与CDR驱动器相比，CD-RW具有明显的优势：CDR驱动器 所记录的资料是永久性的，刻成就无法改变。若刻录中途出错，则既浪 费时间又浪费光盘；而CD-RW驱动器一旦遭遇刻录失败或须重写， 可立即通过软件下达清除数据的指令，令CD-RW光盘重获新生， 又等重新写入数据。 市场上的刻录盘片价格不等，质量也参差不齐， 有些刻录盘片更是在硬件结构上做文章，我们都知道CD-R刻录盘的 结构应该是从上到下共有五层：1. 印刷层2. 保护层3.

4、 反射层4. 染料层5. 底层CD-RW 刻录盘的结构应该有七层：1. 印刷层2. 保护胶层3. 反射层4. 介电层5. 纪录层6. 介电层7. 底层但是有些廉价的刻录盘片只是有基本的3.反射层 4. 染料层5. 底层，省 略了保护层和印刷层，这样只要盘片的背面稍有摩擦，整张的刻录盘就 报废了。所以在购买刻录盘片的时候不要只考虑盘片的价格，要知道上 面的数据才是真正的无价之宝啊。虽然CD和CD-R和CDRW只差了一两个字，但是在实现的技术上可是 完完全全的两码事.一个是压制出信息坑,一个则是烧制出信息坑。压制盘片的工作流程：1、数据检测：光盘的内容一般来自音像制作单位或软件开发商，这些单位在节

5、目制作 完毕后，会将内容刻录在一张CD-R光盘上或录制在母带上作为源盘 交给复制生产商。复制生产商为了保证制作出的光盘不出现质量问题， 通过先进的检测设备对源盘上的数据进行检测，这些检测设备的精度比 我们使用的光驱或其它光盘播放设备精度高的多，并经常用标准盘进行 校对以保证设备的精度。只有不存在数据问题的源盘才被转到母版制作 工序。2 、制作模片：制作模片是一个复杂的过程，也是关系光盘质量的重要过程。首先，为了保证光盘的普遍可读性，光盘复制厂商会对母带或CD-R上 的数据进行格式化，以保证这些数据符合ISO9660 CD-ROM逻辑格式 的国际标准，通过格式化的数据可以在PC、Mac、Unix

6、等*作系统中使 用。转换后，设备会对格式化的数据进行逐字节的核对，以保证数据的 正确。当然，如果您制作APPLE格式或UNIX格式的光盘，现有的设备也会 对它作出相应的处理。 在玻璃基片上的感光树脂是用一个旋转涂膜系 统按照（红客基地 推荐）螺旋轨道以18微米（比头发细460倍）的厚 度涂上去的，接收到激光束记录仪发射出蓝色激光的感光树脂曝光，然 后通过显影药水将曝光部分腐蚀掉，在未被腐蚀的部分和腐蚀掉部分之 间就形成了凸起和凹下，这样就将信息留在基片上。制作基片的过程是整个光盘制作过程最关键的一环，光盘质量再好也 只能达到基片的质量，而且这些凸起和凹下仅相当于烟尘颗粒的大小， 所以制作基片的

7、车间空气中尘埃的数量是严格控制在一定数量内的，任 何一个灰尘都可能造成严重的数据丢失。经过显影的主片，在树脂表面 上蒸镀一层银作为导电层，以便为以后的电铸工艺做准备。这个过程实际上是一个电镀的过程，但形成的厚度较电镀厚的多，所以被称为电铸，电铸制作出可以用于复制生产的金属模子，将基片放入含有镍离 子（一般是磺胺基镍）的电解液中。通电后，基片表面含银部分不断吸引镍离子，镍层不断增厚，最终形 成一个0.3 毫米的镍片。这个坚硬的镍片是同主片的凸凹正好相反，被 称为父片。 制作成父片后，并不是马上用父片开始制作光盘，而是 采用同样的方法来制作母片，再利用母片制作模片。3、注塑生产：注塑机是由一个模片

8、和模具组成，模片就是我们在母版作工序中的最 终产品，通过它可以在盘基上形成信息面。模具则是一个光滑的表面（读取面），再加热筒中熔融的聚碳酸脂被传 送到模具中，同时模片和模具闭合形成一个空腔，在空腔内注入聚碳酸 脂的同时，加热筒的螺杆转动，推动模片向前移动，给聚碳酸脂一个压 力，使其表面同两边的模具完全贴合，并开始强制冷却。这个过程一般为35 秒钟，一张光盘的质量好坏取决于模片的质量、 加热的温度、螺杆的压力和冷却的时间。模片质量不好就无法保证数据 的准确；加热温度和螺杆的压力与模片同聚碳酸脂的贴合度有直接关 系，贴合度低就无法保证信息的正确。4、溅射：反射层下面的工序就是真空溅射反射层，溅射工

9、艺也是在一体机里面 完成的。其原理是将高纯度的铝做成圆形的铝靶，上下通正负极，中间真空并 充填惰性气体。当通电的时候，铝靶上的铝原子受电子冲击溅射到光盘 的信息面上，从而形成一个反射层。铝靶同光盘之间的距离很短，并有 一对铜制的比光盘稍小的圆环，防止铝溅射到光盘以外。由于采用溅射的方法，每张光盘的反射层都很薄，仅有几个铝分子厚。 铝靶的内部同样要求高度的清洁，因为任何杂质都会使光盘反射层出现 针眼，或者杂质碳化造成黑点。一般一个铝靶可以生产10 万张光盘， 但连续使用的铝靶能够生产更多的产品。前面我们提到的金盘是用铜合金或者金做反射层，如果采用铜合金作为反射层就不能采用溅射的方法了，而是将金粉

10、或铜合金粉采用类似喷 粉的方法涂附在光盘的信息面上。除了铜合金本身价格高以外，这样 的工艺不仅效率不高，而且损耗大，容易出现质量问题，所以这也是金 盘价格高的另一个原因。5、涂附保护漆6、印刷盘片烧制盘片基本过程制盘片相比,烧制盘片的过程要求并没有那么的高,因为盘体和刻录机 都是事先已经生产好的了,刻录数据到刻录盘上,其实只是相当于完成了 压制盘片中的一个环节而已.但是就是刻录盘片和刻录机的出现,让那些 不用大批量复制盘片的用户找到了自己烧录盘片最廉价最容易实现的 途径。刻录机要刻录盘片,刻录盘片肯定是和只读光盘的原里不一样了,那么可 烧录盘片的秘密在那里呢?其实就是在刻录盘片的染料层上。CD

11、R 染料的读写原理CD-R 有机染料数字光存储中，写入信息时记录介质产生不可逆的物理化学 变化，形成永久性的记录。写入时 10mW 左右的激光束在记录介质膜层上聚焦 成直径约 1mm 的微光斑，能量密度达 106W/cm2, 在不到 1ms 的时间内把光照 微区内的膜层温度升高到数百度，使膜面性质发生改变或完全破坏，形成稳定的 记录信息点。只读光盘的巨大成功为写一次型光盘的崛起奠定了坚实的基础。同时，写一次型 光盘以用户手中数以千万计的只读光盘机为基础，与只读光盘兼容（能被相应的 只读光盘机读出）是其作为商品取得成功的前提。所以，CDR染料读写机理 应与只读类光盘相兼容。 写一次型光盘的记录是

12、光热效应记录，即记录激光束 的光能转化为热能对记录介质起作用，形成记录信息符。一般认为，激光诱导型有机光盘染料介质的写入包括以下三个阶段：1、染料吸收激光光子，跃迁到各个激发态。2、在纳秒的时间内，吸收的光子能量通过辐射（荧光和磷光）转化为光能或通 过内转换等非辐射途径转换为热能。由此可见，为使记录层具有较好的写入性能， 一般要选择那些具有较高的非辐射跃迁效率以及极低的荧光和磷光量子产率的 染料。一些热转换效率接近于 1 的染料常被用于光盘介质。3、吸收的热量使得记录层的温度在短时间内达到数百度（如250C以上），由 此引发了记录层染料的漂白和鼓泡或基片的熔化、流动、变形和烧蚀等过程。 在 以

13、上三个阶段之后，有关 CD R 盘片变化原理尚没有统一认识。一种看法是：染料层在激光的作用下迅速熔化、变形、气化、分解，基片和反射层之间形成一 个类似于CD的信号坑（约1mm）。由于信号的读出是根据凹坑处反射率降低 来实现的，这种反射率的降低可以认为是由于凹坑处本身的反射率降低引起。this.width=650; border=0另一种解释认为被反射层和基片所密封的染料层中不可能出现具有 空隙的凹坑，在激光照射处的染料层发生了流动，使得染料层渗透的 PC基片中形成一个深度为80nm左右的凹坑，在金反射层表面也形成约 7nm 左右的鼓包，同时在该处的染料层被流回的聚碳酸酯所稀释。2、染料的性质早

14、期称作 WORM 的写一次型光盘，记录介质采用的是无机材料。但无机材料对各种波长的光都有较强烈的吸收，不能满足在780nm处有 高于 70%的原始反射率的要求，从而不能与只读光盘兼容；其次，无机 材料还有长时间受光照容易产生龟裂，以及易氧化等缺点，而有机染料 则能避免这些缺点。此外，有机染料的还有一下突出优点：1. 具有较低的熔点和软化温度，因而具有较高的灵敏度；2. 具有较低的热导率，有利于形成较小的微坑；3. 性能稳定，不易受到空气和湿度的腐蚀；4. 可以用旋转涂布法制作光盘，制作成本较低；5. 毒性一般比常用无机介质要小；6. 有机染料的光学及热学性能可通过改变分子结构来调整，利于有机合

15、 成。所以在目前CD-R盘片中普遍采用有机染料。CDR光盘染料按其 结构可将其分为花菁、酞菁、醌类、金属络合物、偶氮类化合物等。目 前广泛用于CD-R的有机一次记录材料有花菁染料、酞菁和偶氮染料。 工业生产上所用的大部分为花菁染料，制成的CD-R光盘呈绿色，称 绿盘；也有一部分用酞菁染料，光盘呈淡绿的金色，称金盘；用偶氮 染料制成的CD-R光盘为蓝褐色，称为蓝盘。3、CD-R染料的配制和回收CD-R染料溶液由染料、主溶剂、副溶剂组成。由于盘片性能主要 由染料层厚度和 染料在槽和岸上的分布（槽填充来决定）, 而膜层厚度 受到染料浓度和旋转程序设定的控制而槽填充受到副溶剂浓度的控制， 所以只要严格控制染料的浓度和第二种溶剂的含量，才能确保有一个比 较稳定的工艺参数，能提高染料的循环次数。在生产中染料的浓度正比 于染料的吸光度，染料吸光度的测量用分光光度计，而副溶剂的测量主 要依靠气相色谱分析。CD-R 盘片染料的配制过程为：1）染料和溶液的准备：主要是染料和主、副溶液的准备。2）由粉末配制染料（未搀杂搅拌）：首先确定染料粉末的重量（通常为染 料重量的 2%-3%）并按相应比例计算出主溶剂和副溶剂所必须的相对体 积。量出主溶剂的一半加入到合适尺寸的器皿中在搅拌时，要慢慢的向 器皿中加入所有的染料和副溶剂，持续搅拌直到所有的染料溶解。量出 剩余的主溶剂使最终溶液达到预期的重量，最后用过