光盘

什么是光盘?

光盘是一种电子数据存储可以使用低功率进行读写的介质激光光束。现时大多数光碟有三种格式:光碟(cd)、数码多功能磁盘(dvd)，也称为数字视频光盘蓝光在这三种设备中，提供最高容量和数据传输速率的磁盘。

光盘是如何工作的?

光盘依靠红色或蓝色激光来记录和读取数据。今天的光盘大多是扁平的，圆形的，直径为12厘米。数据以微观数据坑和土地的形式存储在磁盘上。凹坑蚀刻在记录材料的反射层上。土地是坑周围平坦无锯齿的区域。

为记录材料选择的材料类型取决于如何使用磁盘。预先录制的磁盘，例如为音频视频录制可以使用更便宜的材料，比如铝箔。写一次磁盘和可重写磁盘需要更昂贵的材料层来容纳其他类型的数字数据存储。

数据以接近中心的径向方式写入光盘。光盘驱动器使用激光束从旋转的磁盘读取数据。它根据记录材料反射的光线来区分凹坑和土地。驱动器使用反射率的差异来确定0和1位代表数据。

光盘与磁性存储介质

当光盘首次用于商业用途时，它可以储存比同样大小的光盘多得多的数据磁存储媒体，但硬盘驱动器的改进(硬盘驱动器)技术使得hdd在每厘米基础上的容量比光盘大得多。与此同时，固态内存技术在容量和续航能力方面继续改善，而价格则稳步下降。

然而，与其他类型的存储设备相比，光盘有一个很大的优势:耐用性。与之相比，光存储不太可能随着时间的推移而退化磁带、hdd或固态硬盘(ssd)．存储在它们上面的数据相对来说不受大多数环境威胁的影响，比如电涌或磁场干扰。这不仅使光盘非常适合预先录制的音频和视频内容，而且还可以用于备份和存储归档数据,包括冷藏．

光盘存储容量

2016年，索尼宣布开发一款基于蓝光技术的磁盘，容量为3.3 tb (3tb)。结核病)的数据。尽管索尼尚未兑现这一承诺，但存储容量随着新一代光学媒体的出现而不断增加:

• 一张CD最多可存储700兆字节(MB)的数据。
• 单层DVD可容纳4.7 g字节(GB)的数据，一个双层磁盘可以容纳8.5 GB。
• 单层蓝光硬盘最多可存储25 ~ 33.4 GB的数据，四层蓝光硬盘最多可存储128gb的数据。

所有三种格式的磁盘尺寸相同:120毫米(4.7英寸)直径和1.2毫米(0.05英寸)厚。一致的大小使得蓝光驱动器支持DVD和cd, DVD驱动器支持cd成为可能。然而，这种兼容性只在一个方向起作用。CD驱动器不能运行DVD或蓝光，DVD驱动器也不能运行蓝光。

光盘的发展和历史

20世纪60年代末，詹姆斯·t·拉塞尔(James T. Russell)发明了第一个光盘微米-宽的亮点和暗点。罗素的光存储系统使用强大的背光，通过一块透明的材料读取这些点，而这些点是在透明材料上编码的。

虽然罗素被认为是第一个光存储器的发明者，但他的发明与后来的cd或dvd几乎没有相似之处。罗素用透明箔作为介质，然后用光穿透它读取数据。现代光盘使用激光读取从记录介质反射回来的光。此外，Russell的系统在读取数据时并没有旋转，所以它可以是任何形状，而不仅仅是一个磁盘。

现代CD和DVD是基于1969年荷兰物理学家彼得·克莱默在飞利浦研究中心工作时开发的技术。克雷默发明了编码一个反射金属箔上的数据可以通过一个小的，低功率的红色激光器读取。激光装置读取这些点并将数据转换成电信号，然后再将电信号转换成音频或视觉输出。他的工作继续成为所有数字光存储媒体的基础，尽管最初它只用于模拟视频在第一个激光光盘。

上世纪70年代，飞利浦与索尼成立了一个专注于光存储的联合财团。1979年，他们开发了第一张音频光盘，这标志着数字光存储商用的开始。然而，直到飞利浦和索尼在1982年推出了第一个商用CD播放器，这项技术才得到认真的认可。从那时起，光盘格式就不断地出现，首先是CD格式，然后是一些DVD格式。

在发行CD播放机5年后，索尼与德农联手生产了第一个CD播放机光盘用于存储所有类型的数字数据，而不仅仅是音频。CD-ROM容量约为680mb，后来增加到700mb。大约10年后，索尼再次与飞利浦、东芝和松下合作，创造了DVD，数据容量增加到4.7 GB。

又过了10年，下一代光存储设备——蓝光光盘才进入市场。蓝光光盘不是使用红色激光，而是使用蓝色激光，这大大增加了容量和数据传输速率．最高存储容量为25gb的蓝光是由索尼主导的财团开发的。

这一次东芝没有参与，因为它开发并试图推销自己的格式hd - dvd．经过一场短暂的格式之战，蓝光成为了行业标准。

光盘是如何制作的

光盘的制造成本很低。所有现代格式都使用相同的基本夹层材料结构。一个硬塑料底物形成了基础，然后反射层——通常是用于批量生产磁盘的铝箔——用于编码数字数据。接下来，一层透明的聚碳酸酯保护箔，并允许激光束穿过反射层。

制造商可以批量制作预录制的音频和视频光盘。他们也可以批量制作软件和电脑游戏发行盘，尽管有互联网流媒体减少了对这些类型磁盘的需求。

当批量生产预先录制的磁盘时，制造商首先建立一个玻璃母版，并从这个母版创建一个由镍制成的负磁盘图像。然后他们用这个镍图像在反射箔层上物理地印上数字凹坑。这使得大规模生产成为可能，而用激光单独编码光盘是不可能的，就像在计算机中写入或刻录光盘一样。

用于存储数字数据的光盘包括用于反射层的不同材料，这取决于磁盘是写一次还是可重写。一种一次性写入光盘，包括未写入的反射箔和聚碳酸酯之间的有机染料层。可重写光盘将铝箔换成一种合金，这种合金是一种相变材料，因此可以多次擦除和重写。