Công nghệ và Xây dựng CD – ROM

Công nghệ và Xây dựng CD – ROM

CD ROM

CD được làm bằng tấm vi mạch polycarbonate, đường kính 120mm và dày 1.2mm có lỗ ở giữa 15mm. Nền tấm được rập hay khuôn dập với rãnh ghi vật lý đơn có cấu hình xoắn ốc bắt đầu từ bên trong đĩa và xoắn ốc ra ngoài. Rãnh có bước (pitch) hoặc sự tách biệt xoắn ốc, 1.6 micron (một phần triệu mét hoặc một phần nghìn milimet). Bằng cách so sánh, bản ghi LP có một bước rãnh (track pitch) vật lý khoảng 120 micron. Khi được quan sát từ mặt đọc (mặt dưới) thì đĩa quay ngược chiều kim đồng hồ. Nếu kiểm tra rãnh xoắn ốc dưới kính hiển vi thì bạn sẽ thấy rằng dọc theo rãnh là những chỗ lồi nổi lên được gọi là pit, những vùng phẳng giữa các pit được gọi là làn. Dường như rất lạ khi gọi lỗi lồi nổi lên là pit, nhưng đó là vì khi đĩa bị ép chặt, thiết bị dập xuống từ mặt trên. Do đó, từ quan điểm này các pit thực tế là những chỗ lõm được làm bằng plastic.

Thiết bị phát tia laser dùng để đọc đĩa quét qua lớp nhựa trong nên bề mặt bị dập khuôn được mạ bằng lớp kim loại phản chiếu (thường là nhôm) để tạo cho nó có độ phản chiếu. Sau đó, nhôm được mạ bằng lớp sơn acrylic bảo vệ mỏng và cuối cùng được dán nhãn hoặc in.

Chú ý:

Đĩa quang nên được xử lý bảo dưỡng giống với bản chụp âm bản. Đĩa là thiết bị quang học và giảm chất lượng khi bề mặt quang học của nó bị bẩn hoặc xước. Hơn nữa, điều quan trọng phải chú ý là mặc dù đĩa được đọc từ mặt dưới nhưng lớp chứa rãnh ghi thực tế lại gần mặt trên đĩa hơn vì lớp sơn phủ bảo vệ chỉ dày 6-7 micron. Ví dụ, ghi lên bề mặt trên của đĩa bằng bút bi sẽ dễ dàng phá hủy dữ liệu âm thanh đã được ghi bên dưới. Bạn cần thận trọng thậm chí khi sử dụng bút dạ quang để ghi tên lên đĩa. Mực và dung môi được sử dụng trong một loại bút có thể phá hủy lớp sơn phủ và in ở mặt trên của đĩa và tiếp đến lớp thông tin ngay bên dưới. Chỉ dùng các bút dạ quang được thiết kế hay đã kiểm tra tương thích với đĩa quang. Điều quan trọng là xử lý cả hai mặt của đĩa cẩn thận, đặc biệt mặt trên (mặt dán nhãn) của đĩa.

CD-ROM-Sản xuất hàng loạt

Những đĩa quang sản xuất hàng loại dập khuôn hoặc nén và không bị đốt cháy bằng thiết bị phát laser như nhiều người vẫn cho là vậy (Xem Hình 11.1). Mặc dù thiết bị phát laser được sử dụng để khắc phục dữ liệu lên đĩa gốc thủy tinh được mạ bằng vật liệu cản quang, sử dụng thiết bị phát laser để trực tiếp ghi đĩa sẽ không thực tế đối với việc tái sản xuất hàng trăm hoặc hàng nghìn bản copy.

Các bước để sản xuất đĩa CD được mô tả sau đây (Dùng hình minh họa 11.1 để theo dõi)

1.Lớp cản quang (Photoresist Coating) – Một miếng tròn đường kính 240mm bằng kính mài dày 6mm được xoay để phủ đều lớp cản quang có độ dày 150 micron và sau đó được làm cứng bằng cách nung ở nhiệt độ 80 độ C (176 độ F) trong vòng 30 phút.

2.Thiết bị ghi laser (Laser Recording) – Một thiết bị phát tia laser (LBR: Laser Beam Recorder) phát ra các xung ánh sáng laser màu xanh/tím để phơi sáng và làm mềm các phần của lớp phủ cản quang trên bề mặt chính của lớp kính.

3.Phần xử lý chính (Master Development) – Dung dịch sodium hydroxide được phun khắp trên bề mặt lớp kính chính phơi sáng, kế tiếp làm sach các vùng đã được phơi sáng bằng laser, theo đó khắc các pit trên lớp cản quang.

4.Điện phân tạo ra kết tủa kim loại (Electroforming) – Phần xử lý chính kế tiếp được phủ một lớp hợp kim nickel thông qua một quá trình xử lý được gọi là điện phân (electroforming). Bước này tạo ra một bản gốc kim loại được gọi là cha (father).

5.Phần tách chính (Master Separation) – Bản cha kim loại được tách khỏi lớp kính chính. Phần cha là một bản gốc kim loại được sử dugnj để rập nổi vào các đĩa và cho tiến hành tiến trình nhanh, thực tế có thể được dùng theo cách đó. Tuy nhiên, do lớp kính chính sẽ bị hư hạ khi phần cha được tách ra và do thiết bị rập có thể chỉ hoạt động được một số lượng đĩa có hạn trước khi bị mài mòn, phần cha thường được điện phân để tạo ra các ảnh ngược (mother). Phần ảnh ngược này sau đó được điện phân để tạo ra các thiết bị rập thực sự. Điều này cho phép rập được nhiều đĩa mà không phải thông qua bước xử lý lớp thủy tinh lần nữa.

6.Hoạt động rập đĩa (Disc Stamping Operation) – Phần nền đĩa rập trong suốt sẽ được tiếp tục thổi và phủ với một lớp nhôm mỏng (0.05 – 0.1 micron) để tạo ra một bề mặt phản quang.

7.Màng bọc kim loại (Metalization) – Phần nền đĩa rập trong suốt sẽ được tiếp tục thổi và phủ với một lớp nhôm mỏng (0.05-0.1 micron) để tạo ra một bề mặt phản quang.

8.Lớp phủ bảo vệ (Protective Coating) – Mặt đĩa bọc kim loại sau đó sẽ được được xoay để phủ đều với một lớp keo nhựa acrylic mỏng (6 -7 micron) để ngăn tia UV(tia cực tím). Lớp này sẽ bảo vệ lớp nhôm khỏi bị oxy hóa.

9.Thành phẩm (Finished Product) – Cuối cùng một nhãn hiệu được dán trên đĩa hoặc in trên bề mặt của đĩa và tránh khỏi bị hư hại do tia cực tím.

Mặc dù quy trình sản xuất này cho đĩa CD, song quy trình này áp dụng giống nhau cho các đĩa quang khác.

Các Pít và Land

Đọc thông tin phát lại từ đĩa là phần chính của sự phản hồi của chùm tia laser năng lượng thấp từ lớp phản quan trên đĩa. Thiết bị phát laser sẽ chiếu một chùm tia hội tự ở mặt sau của đĩa, một thiết bị cảm quang phát hiện ánh sáng khi ánh sáng bị phản chiếu ngược trở lại; tuy nhiên khi ánh sáng gặp pit (phần nhô lên), không có ánh sáng phản chiếu ngược trở lại.

Khi đĩa quay trên thiết bị phát laser và thiết bị thu ánh sáng, thiết bị phát laser chiếu sáng liên tục trong khi thiết bị thu nhận biết cái gì thực sự là mẫu cần thiết của từng đợt ánh sáng khi tia laser qua các pit và land. Mỗi khi tia laser chiếu vào cạnh của một pit, ánh sáng bị phát hiện bởi thiết bị thu thay đổi trạng thái từ được phản chiếu chuyển sang không được phản chiếu và ngược lại, Mỗi thay đổi trạng thái phản chiếu ánh sáng do quét qua cạnh của một pit được chuyển dịch thành 1 bit số học. Các vi xử lý trong ổ đĩa sẽ chuyển dịch các sự chuyển tiếp sáng/tối và tối/sáng (cạnh pit) thành những bit, chuyển dịch các vùng không có các chuyển tiếp thành những bit 0, sau đó chuyển dịch các mẫu bit thành dữ liệu hoặc âm thanh thực sự.

Các pit riêng lẻ trên một đĩa CD có độ sâu 0.125 micron và độ rộng là 0.6 micron. Cả pit và land có độ dài thay đổi từ khoảng ngắn nhất là 0.9 micron cho đến 3.3 micron tại khoảng dài nhất. Rãnh ghi là một đường xoắn ốc với khoảng cách 1.6 micron giữa các vòng tròn kề nhau (xem Hình minh họa 11.2).

Độ cao của các pit trên land hết sức thiết yếu vì nó liên quan đến độ dài sóng ánh sáng laser được sử dụng khi đọc đĩa. Do vậy, ánh sáng đập vào một land đi được một khoảng bằng ½ độ dài sóng ánh sáng xa hơn ánh sáng đập vào đỉnh của một pit (1/4 + 1/4 = 1/2). Điều này có nghĩa là ánh sáng được phản cheieus từ một pit có ½ độ dài sóng lệch pha với phần cuối của ánh sáng được phản chiếu từ đĩa. Các sóng lệch pha sẽ hủy lẫn nhau ở ngoài, giảm một cách đột ngột ánh sáng phản chiếu ngược lại và làm pit trở lại lên tối thậm chí như được bao phủ với cùng một lớp nhôm phản chiếu trên các land.

Thiết bị đọc tia laser trên một ổ đĩa CD có độ dài sóng laser là 780mm (nanometer) công suất khoảng 1 milliwatt. Lớp nhựa polycarbonate được dùng trong đĩa có chỉ số khúc xạ 1.55, do vậy ánh sáng đi qua lớp nhựa chậm hơn 1.55 lần so với truyền qua không khí. Do tần số ánh sáng đi qua lớp nhựa giữa nguyên như vậy, điều này có ảnh hưởng làm ngắn độ dài sóng trong lớp nhựa giữa nguyên như vậy, điều này có ảnh hưởng làm ngắn độ dài sóng trong lớp nhựa do cùng một yếu tố gây ra. Do đó, các sóng ánh sáng 780mm được nén đến 500mm (780/1.55). Một phần tư của 500nm là khoảng 125nm, tức là 0.125micron – độ cao được thể hiện của pit.

Ghi chú:

Các ổ đĩa DVD dùng hai thiết bị đọc tia laser khác nhau: thiết bị đọc tia laser 780nm cho CD và thiết bị đọc tia laser 650nm cho DVD. Vì vậy, một ổ đĩa DVD có thể hỏng một thiết bị đọc tia laser, làm nó không còn đọc (hay ghi) một loại đĩa trong lúc tiếp tục đọc (hay ghi) loại đĩa khác.

Theo “Nâng cấp và sửa chữa máy tính” Scott Mueller