1．CD-R光盘的结构与刻录原理
图1 CD-R盘片的结构
如图1所示，从CD-R盘片的结构上看，CD-R盘片主要有盘基，染料层，反射层和保护层构成（对于商品盘片在保护层外一般要有一印刷层）。其中盘基和一般的CD盘片相同都是聚碳酸酯（PC）材料而保护层也同为UV保护漆。而有机染料层和反射层的材料选择的不同将很大程度上决定了盘片的性能和质量。目前CD-R中的常用染料包括花菁(cynanine)、酞菁(phthalocyanine)和偶氮（Azo-metal Complex）三大类。由于铝在刻录时的高温条件下无法保持稳定，所以反射层材料一般选择金或银。
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。
写一次型光盘的记录是光热效应记录，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，激光诱导的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250℃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。
在以上三个阶段之后，有关CD-R盘片变化机理尚没有统一认识。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，盘基和反射层之间形成一个类似于CD的信号坑（约1mm）(如图2所示）。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。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dbulge=80 nm左右的鼓包，在金反射层表面也形成约dpit=7nm左右的凹坑，同时在该处的染料层被流回的聚碳酸酯所稀释。如果读出光斑的直径大于凹坑的直 径， CD-R的读出原理就同样可用干涉的原理来解 释，假定在780 nm处染料的折射率ndye?2.8，基片的折射率为n pc＝1.57，则其光程差:
(1)
加上染料被稀释所引起的约100nm的光程差，总的光程差为341nm，与CD的光程差相似。这就解释了两者兼容的原因。
图2 CD-R光盘的“鼓包”写入原理示意图
虽然CD-R盘片的存储本质机理尚在研究之中，但其基本原理就是有一定强度的激光束使染料层发生物理或化学的变化，实现二值存储。这种过程是与激光强度密切相关的，因此刻录功率是个非常重要的参数。由于只读类光盘没有此参数，而在CD-R光盘标准中并未对这个参数进行规定，使得这一参数常常被忽视。文节将对这一参数进行实验分析。
2. CD-R光盘制作最优刻录功率的校准
由于刻录用光学头的功率在不同的使用环境，不同的使用寿命的情况下是不同，同时不同的CD-R盘片在不同的刻录速度下所需的最优刻录功率也是不同的，因此只依据CD-R盘片上CD-R光盘上的参考刻录功率是无法实现最优刻录的。所以目前CD-R光盘刻录前通常要先进行最优功率的校准然后采完成整张盘片的刻录过程。CD-R盘片的数据结构如图3所示，与只读类型CD不同在CD-R盘片的的导入区之前有两区域称为功率校准区域（PCA，Power Calibration Area）和节目存储区（PMA，Program Memory Area）。PCA区域中包括两个区域，一个是试验区，CD-R刻录机在这个区域内进行功率校准和优化，以获取此盘片的最佳刻录功率。该区有100个分格，每个分格有15ATIP帧长。另一个是计数区，其中可以读出试验区的每个分格，该区也有100个分格，每格有1ATIP的长度。PMA区包括了光盘上记录的信息。信息是用Q-通道的字码载入。刻录机正是在PCA区中对CD-R光盘制作最优功率的校准。guangpansjm
推荐阅读：
其他博客链接： 光盘复制 光盘复制 光盘复制 光盘复制 光盘复制
阅读(270) | 评论(0) | 转发(0) |
