Imation公司的光学基材专家Chad R. Sandstrom提供了以下解释
图片:由CHAD SANDSTROM提供 |
CD-Audio和CD-ROM在1980年代早期被确立为取代老式模拟唱片的“新事物”。这种数字格式很快被接受为标准,因为它具有体积小、高保真度和极高耐用性。但是很快,习惯于将LP唱片录制到磁带上的消费者,在新光盘格式中也要求同样的能力。几年后,新技术使CD-R(可录制光盘)和CD-RW(可擦写光盘)成为可能。
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CD-Audio和CD-ROM的特点是在模制塑料基材上有一条螺旋形的凹坑,表面覆盖着反射铝合金。光盘上规则的地形(参见右上角的原子力显微镜扫描图)导致反射光“调制”,从亮到暗,因为激光束在光驱中聚焦的激光束下扫描光盘旋转时,从没有凹坑的区域扫描到有凹坑的区域。
为了制作可录制光盘,您从一个具有空白沟槽而不是预定义凹坑图案的塑料基材开始。空白沟槽可以在写入数据之前使光驱保持在轨道上。除了金属层外,介质还包括一层薄薄的染料。驱动器中的激光以高功率脉冲,可以在染料中烧蚀或“烧”出标记。以正常的较低读取功率回读激光,这些标记在驱动器的探测器看来就像凹坑。由于高激光功率永久性地改变了染料,因此这种格式只能写入一次。
为了获得额外的可擦写能力(CD-RW),一层薄薄的所谓相变金属取代了染料层。这种材料需要两个额外的“介电质”或玻璃状层进行保护。驱动器采用高功率激光在金属层中写入非晶标记,中等功率水平写入晶体标记,低功率水平读取记录的数据。对于驱动器而言,晶体区域显得明亮,非晶区域显得黑暗。因此,可以像CD-ROM一样读取光盘。晶体到非晶的转变是可逆的。CD-RW介质(参见右下角的原子力显微镜扫描图)因此可以重写大约1,000次。在CD-R和CD-RW中,亮区和暗区之间的差异不如CD-ROM技术中那么明显。但是,较新的驱动器往往能够读取各种格式。
Clover Systems的Gordon Rudd提供了这个答案
所有CD(和DVD)的工作原理都是利用光盘上的标记,这些标记看起来比背景更暗,因此可以通过向其照射激光并测量反射光来检测到。在模制CD的情况下,这些标记由模制到光盘表面的“凹坑”组成。由于凹坑底部和周围“陆地”之间的路径长度差异引起的激光束的破坏性干涉,导致凹坑看起来比背景更暗。在CD-Recordable(CD-R)的情况下,写入激光在光盘的染料聚合物层中留下永久性标记。这些标记也显得比背景更暗。
可擦写光盘(CD-RW)的工作方式类似,只是对记录表面的更改是可逆的。这些光盘没有染料或凹坑,而是采用相变材料层。这种材料可以以两种不同的固态存在:晶体态或非晶态。大多数固体都具有晶体结构,其中原子紧密堆积在刚性和有序的阵列中。但是,某些材料可以具有非晶态,其中原子不是组织成阵列,而是随机组织,就像液体中一样。这种材料的一个常见例子是普通窗玻璃,一种二氧化硅的非晶态形式。
当相变材料被加热和冷却时,它可以从一种相变为另一种相。所使用的材料之所以被选择,是因为两种固态反射光的方式不同。非晶态比晶体态反射的光少。因此,通过从晶体态的光盘表面开始,用激光加热可以将小点变为非晶态,这将在播放时显示为暗点。
用激光束将材料加热到其熔点以上会将其从晶体态转变为非晶态。斑点的快速冷却导致材料冻结在非晶态。然后可以通过称为退火的过程擦除这些斑点。这是通过将材料加热到较低温度来实现的,这会使其变回晶体态。通过连续打开激光以达到擦除功率,可以覆盖现有数据,这将擦除任何现有标记。将激光切换到更高的功率,足以熔化材料的功率,可以创建新标记。
索尼电子营销经理Robert DeMoulin写道
可录光盘(CD-R)是一种一次写入技术。一旦光盘的某个区域被写入,就无法擦除。可记录层是有机花青或酞菁染料。最初,有机染料具有高反射率。但是,当在写入模式下应用激光时,会发生化学反应,使该“凹坑”的反射率低于周围的“陆地”。在读取期间,激光检测“凹坑”和“陆地”之间的反射率差异,以读取数据或音乐。CD-R光盘具有高反射率——大约60%到70%的光被反射或弹回光电探测器或读取激光。由于这种高反射率,CD-R光盘可以在大多数CD播放器和CD-ROM驱动器中读取或播放。
可擦写光盘(CD-RW)是一种完全可擦写的介质,这意味着CD-RW光盘上的任何点都可以重写多达1,000次(基于当前标准)。相变技术使这种可擦写性成为可能。CD-RW光盘上的可记录层由稀土金属合金“三明治”组成,其中包括银、铟锑和碲元素。这种元素组合具有重要的特性:它允许通过激光的热量将光盘上的一个点从晶体态(高反射率)更改为非晶态(低反射率)。加热到较低的温度或功率水平,同一点会变回晶体态。当覆盖数据时,激光首先被调制以擦除(或使晶体化)要记录的点,然后被调制为写入功率。
相变技术确实有一个局限性:它的反射率非常低(约25%)。因此,典型的消费级CD播放器无法识别CD-RW光盘。
最初于2001年9月10日发布答案。