光盤刻錄的基本原理（Word）

1、光盤刻錄的基本原理讀盤原理     常說(shuō)的CD實(shí)際上是Compactdiscs的縮寫。不管其存儲(chǔ)的是音樂(lè)（Audio）、數(shù)據(jù)（Data）還是其它多媒體視頻文件（Video）等，所有數(shù)據(jù)都經(jīng)過(guò)數(shù)字化處理變成"0"與"1"，其所對(duì)應(yīng)的就是光盤上的Pits（凹點(diǎn)）和Lands（平面）。 所有的Pits都有著相同的深度與長(zhǎng)度。一個(gè)Pits大約只有半微米寬，大概就是五百粒氫原子的長(zhǎng)度。而一張CD光盤上大約有28億個(gè)這樣的Pits。當(dāng)激光映射到盤片上時(shí)，如果是照在Lands上，那么就會(huì)有70到80激光被反射回；如果照在Pits上，就無(wú)法

2、反射回激光。根據(jù)反射和無(wú)反射的情況，光盤驅(qū)動(dòng)器就可以解讀"0"或"1"的數(shù)字編碼了。 1 / 15光盤結(jié)構(gòu)原理    常說(shuō)的刻錄盤則是指CD-R和CD-RW兩種。CD-R是CD-Recorder或CD-Recordable的縮寫，是一張光盤只可以讓用戶寫一次的光盤驅(qū)動(dòng)器，其數(shù)據(jù)格式與CD-ROM相同；CD-R規(guī)格書由飛利浦公司（philips）和索尼（sony）共同制定于1990年，雅馬哈公司（yamaha）在同年推出了第一部2倍速CD-R驅(qū)動(dòng)器。 CDRW是CD-ReWritable的縮寫，是允許用戶在同一張可擦寫光盤上反

3、復(fù)進(jìn)行數(shù)據(jù)擦寫*作的光盤驅(qū)動(dòng)器，由ricoh公司首先推出。CDRW采用相變技術(shù)來(lái)存儲(chǔ)信息。相變技術(shù)是指在盤片的記錄層上，某些區(qū)域是處于低反射特性的非晶體狀態(tài)；數(shù)據(jù)是通過(guò)一系列的由非晶體到晶體的變遷來(lái)表示。CDRW 驅(qū)動(dòng)器在進(jìn)行記錄時(shí)，通過(guò)改變激光強(qiáng)度來(lái)對(duì)記錄層進(jìn)行加熱，從而導(dǎo)致從非晶體狀態(tài)到晶體狀態(tài)的變遷。     與CDR驅(qū)動(dòng)器相比，CDRW具有明顯的優(yōu)勢(shì)：CDR驅(qū)動(dòng)器所記錄的資料是永久性的，刻成就無(wú)法改變。若刻錄中途出錯(cuò)，則既浪費(fèi)時(shí)間又浪費(fèi)光盤；而CDRW驅(qū)動(dòng)器一旦遭遇刻錄失敗或須重寫，可立即通過(guò)軟件下達(dá)清除數(shù)據(jù)的指令，令CDRW光盤重獲"新生&qu

4、ot;，又等重新寫入數(shù)據(jù)。 電腦自動(dòng)關(guān)機(jī)市場(chǎng)上的刻錄盤片價(jià)格不等，質(zhì)量也參差不齊，有些刻錄盤片更是在硬件結(jié)構(gòu)上做文章，我們都知道CDR刻錄盤的結(jié)構(gòu)應(yīng)該是從上到下共有五層： 1. 印刷層 2. 保護(hù)層 3. 反射層 4. 染料層 5. 底層 CD-RW刻錄盤的結(jié)構(gòu)應(yīng)該有七層： 1. 印刷層 2. 保護(hù)膠層 3. 反射層 4. 介電層 5. 紀(jì)錄層 6. 介電層 7. 底層 但是有些廉價(jià)的刻錄盤片只是有基本的3.反射層4. 染料層5. 底層，省略了保護(hù)層和印刷層，這樣只要盤片的背面稍有摩擦，整張的刻錄盤就報(bào)廢了。所以在購(gòu)買刻錄盤片的時(shí)候不要只考慮盤片的價(jià)格，要知道上面的數(shù)據(jù)才是真正的無(wú)價(jià)之寶啊。

5、雖然CD 和CD-R和CDRW只差了一兩個(gè)字,但是在實(shí)現(xiàn)的技術(shù)上可是完完全全的兩碼事.一個(gè)是壓制出信息坑,一個(gè)則是燒制出信息坑。 壓制盤片的工作流程： 1、數(shù)據(jù)檢測(cè)： 光盤的內(nèi)容一般來(lái)自音像制作單位或軟件開(kāi)發(fā)商，這些單位在節(jié)目制作完畢后，會(huì)將內(nèi)容刻錄在一張CD-R光盤上或錄制在母帶上作為"源盤"交給復(fù)制生產(chǎn)商。復(fù)制生產(chǎn)商為了保證制作出的光盤不出現(xiàn)質(zhì)量問(wèn)題，通過(guò)先進(jìn)的檢測(cè)設(shè)備對(duì)源盤上的數(shù)據(jù)進(jìn)行檢測(cè)，這些檢測(cè)設(shè)備的精度比我們使用的光驅(qū)或其它光盤播放設(shè)備精度高的多，并經(jīng)常用標(biāo)準(zhǔn)盤進(jìn)行校對(duì)以保證設(shè)備的精度。只有不存在數(shù)據(jù)問(wèn)題的源盤才被轉(zhuǎn)到母版制作工序。 2 、制作模片： 制作模片是

6、一個(gè)復(fù)雜的過(guò)程，也是關(guān)系光盤質(zhì)量的重要過(guò)程。 首先，為了保證光盤的普遍可讀性，光盤復(fù)制廠商會(huì)對(duì)母帶或CD-R上的數(shù)據(jù)進(jìn)行格式化，以保證這些數(shù)據(jù)符合ISO9660 CD-ROM邏輯格式的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，通過(guò)格式化的數(shù)據(jù)可以在PC、Mac、Unix等*作系統(tǒng)中使用。轉(zhuǎn)換后，設(shè)備會(huì)對(duì)格式化的數(shù)據(jù)進(jìn)行逐字節(jié)的核對(duì)，以保證數(shù)據(jù)的正確。 當(dāng)然，如果您制作APPLE格式或UNIX格式的光盤，現(xiàn)有的設(shè)備也會(huì)對(duì)它作出相應(yīng)的處理。 在玻璃基片上的感光樹脂是用一個(gè)旋轉(zhuǎn)涂膜系統(tǒng)按照(紅客基地 www.HonkB 推薦)螺旋軌道以18微米（比頭發(fā)細(xì)460倍）的厚度涂上去的，接收到激光束記錄儀發(fā)射出藍(lán)色激光的感光樹脂曝光，然后

7、通過(guò)顯影藥水將曝光部分腐蝕掉，在未被腐蝕的部分和腐蝕掉部分之間就形成了凸起和凹下，這樣就將信息留在基片上。     制作基片的過(guò)程是整個(gè)光盤制作過(guò)程最關(guān)鍵的一環(huán)，光盤質(zhì)量再好也只能達(dá)到基片的質(zhì)量，而且這些凸起和凹下僅相當(dāng)于煙塵顆粒的大小，所以制作基片的車間空氣中塵埃的數(shù)量是嚴(yán)格控制在一定數(shù)量?jī)?nèi)的，任何一個(gè)灰塵都可能造成嚴(yán)重的數(shù)據(jù)丟失。經(jīng)過(guò)顯影的主片，在樹脂表面上蒸鍍一層銀作為導(dǎo)電層，以便為以后的電鑄工藝做準(zhǔn)備。這個(gè)過(guò)程實(shí)際上是一個(gè)電鍍的過(guò)程，但形成的厚度較電鍍厚的多，所以被稱為"電鑄"，電鑄制作出可以用于復(fù)制生產(chǎn)的金屬模子，將基片放入含有鎳離子

8、（一般是磺胺基鎳）的電解液中。     通電后，基片表面含銀部分不斷吸引鎳離子，鎳層不斷增厚，最終形成一個(gè)0.3毫米的鎳片。這個(gè)堅(jiān)硬的鎳片是同主片的凸凹正好相反，被稱為"父片"。 制作成"父片"后，并不是馬上用父片開(kāi)始制作光盤，而是采用同樣的方法來(lái)制作"母片"，再利用"母片"制作"模片"。 3、注塑生產(chǎn)：     注塑機(jī)是由一個(gè)模片和模具組成，模片就是我們?cè)谀赴孀鞴ば蛑械淖罱K產(chǎn)品，通過(guò)它可以在盤基上形成信息面。 模具則是一個(gè)光滑的表面（

9、讀取面），再加熱筒中熔融的聚碳酸脂被傳送到模具中，同時(shí)模片和模具閉合形成一個(gè)空腔，在空腔內(nèi)注入聚碳酸脂的同時(shí)，加熱筒的螺桿轉(zhuǎn)動(dòng)，推動(dòng)模片向前移動(dòng)，給聚碳酸脂一個(gè)壓力，使其表面同兩邊的模具完全貼合，并開(kāi)始強(qiáng)制冷卻。     這個(gè)過(guò)程一般為35秒鐘，一張光盤的質(zhì)量好壞取決于模片的質(zhì)量、加熱的溫度、螺桿的壓力和冷卻的時(shí)間。模片質(zhì)量不好就無(wú)法保證數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確；加熱溫度和螺桿的壓力與模片同聚碳酸脂的貼合度有直接關(guān)系，貼合度低就無(wú)法保證信息的正確。 4、濺射：     反射層下面的工序就是真空濺射反射層，濺射工藝也是在一體機(jī)里面完成的。 其原理是將

10、高純度的鋁做成圓形的"鋁靶"，上下通正負(fù)極，中間真空并充填惰性氣體。當(dāng)通電的時(shí)候，鋁靶上的鋁原子受電子沖擊濺射到光盤的信息面上，從而形成一個(gè)反射層。鋁靶同光盤之間的距離很短，并有一對(duì)銅制的比光盤稍小的圓環(huán)，防止鋁濺射到光盤以外。 由于采用濺射的方法，每張光盤的反射層都很薄，僅有幾個(gè)鋁分子厚。 鋁靶的內(nèi)部同樣要求高度的清潔，因?yàn)槿魏坞s質(zhì)都會(huì)使光盤反射層出現(xiàn)"針眼"，或者雜質(zhì)碳化造成黑點(diǎn)。一般一個(gè)鋁靶可以生產(chǎn)10萬(wàn)張電腦光盤，但連續(xù)使用的鋁靶能夠生產(chǎn)更多的產(chǎn)品。 前面我們提到的金盤是用銅合金或者金做反射層，如果采用銅合金作為反射層就不能采用濺射的方法了，而是

11、將金粉或銅合金粉采用類似"噴粉"的方法涂附在光盤的信息面上。除了銅合金本身價(jià)格高以外，這樣的工藝不僅效率不高，而且損耗大，容易出現(xiàn)質(zhì)量問(wèn)題，所以這也是金盤價(jià)格高的另一個(gè)原因。5、涂附保護(hù)漆 6、印刷盤片燒制盤片基本過(guò)程    制盤片相比,燒制盤片的過(guò)程要求并沒(méi)有那么的高,因?yàn)楸P體和刻錄機(jī)都是事先已經(jīng)生產(chǎn)好的了,刻錄數(shù)據(jù)到刻錄盤上,其實(shí)只是相當(dāng)于完成了壓制盤片中的一個(gè)環(huán)節(jié)而已.但是就是刻錄盤片和刻錄機(jī)的出現(xiàn),讓那些不用大批量復(fù)制盤片的用戶找到了自己燒錄盤片最廉價(jià)最容易實(shí)現(xiàn)的途徑。 刻錄機(jī)要刻錄盤片,刻錄盤片肯定是和只讀光盤的原里不一樣了,那么可燒錄盤片的秘

12、密在那里呢?其實(shí)就是在刻錄盤片的染料層上。 CDR染料的讀寫原理      CD-R有機(jī)染料數(shù)字光存儲(chǔ)中，寫入信息時(shí)記錄介質(zhì)產(chǎn)生不可逆的物理化學(xué)變化，形成永久性的記錄。寫入時(shí)10mW左右的激光束在記錄介質(zhì)膜層上聚焦成直徑約1mm的微光斑，能量密度達(dá)106W/cm2, 在不到1ms的時(shí)間內(nèi)把光照微區(qū)內(nèi)的膜層溫度升高到數(shù)百度，使膜面性質(zhì)發(fā)生改變或完全破壞，形成穩(wěn)定的記錄信息點(diǎn)。 只讀光盤的巨大成功為寫一次型光盤的崛起奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。同時(shí)，寫一次型光盤以用戶手中數(shù)以千萬(wàn)計(jì)的只讀光盤機(jī)為基礎(chǔ)，與只讀光盤兼容（能被相應(yīng)的只讀光盤機(jī)讀出）是其作為商品取得成功的前提

13、。所以，CDR染料讀寫機(jī)理應(yīng)與只讀類光盤相兼容。 寫一次型光盤的記錄是光熱效應(yīng)記錄，即記錄激光束的光能轉(zhuǎn)化為熱能對(duì)記錄介質(zhì)起作用，形成記錄信息符。 電腦知識(shí)一般認(rèn)為，激光誘導(dǎo)型有機(jī)光盤染料介質(zhì)的寫入包括以下三個(gè)階段： 1、 染料吸收激光光子，躍遷到各個(gè)激發(fā)態(tài)。 2、 在納秒的時(shí)間內(nèi)，吸收的光子能量通過(guò)輻射（熒光和磷光）轉(zhuǎn)化為光能或通過(guò)內(nèi)轉(zhuǎn)換等非輻射途徑轉(zhuǎn)換為熱能。由此可見(jiàn)，為使記錄層具有較好的寫入性能，一般要選擇那些具有較高的非輻射躍遷效率以及極低的熒光和磷光量子產(chǎn)率的染料。一些熱轉(zhuǎn)換效率接近于1的染料常被用于光盤介質(zhì)。 3、 吸收的熱量使得記錄層的溫度在短時(shí)間內(nèi)達(dá)到數(shù)百度（如250以上），由

14、此引發(fā)了記錄層染料的漂白和鼓泡或基片的熔化、流動(dòng)、變形和燒蝕等過(guò)程。 在以上三個(gè)階段之后，有關(guān)CDR盤片變化原理尚沒(méi)有統(tǒng)一認(rèn)識(shí)。 一種看法是： 染料層在激光的作用下迅速熔化、變形、氣化、分解，基片和反射層之間形成一個(gè)類似于CD的信號(hào)坑（約1mm）。由于信號(hào)的讀出是根據(jù)凹坑處反射率降低來(lái)實(shí)現(xiàn)的，這種反射率的降低可以認(rèn)為是由于凹坑處本身的反射率降低引起。 650) this.width=650;" border=0>     另一種解釋認(rèn)為被反射層和基片所密封的染料層中不可能出現(xiàn)具有空隙的凹坑，在激光照射處的染料層發(fā)生了流動(dòng)，使得染料層滲透的PC基片中

15、形成一個(gè)深度為80nm左右的凹坑，在金反射層表面也形成約7nm左右的鼓包，同時(shí)在該處的染料層被流回的聚碳酸酯所稀釋。 2、染料的性質(zhì)     早期稱作WORM的寫一次型光盤，記錄介質(zhì)采用的是無(wú)機(jī)材料。但無(wú)機(jī)材料對(duì)各種波長(zhǎng)的光都有較強(qiáng)烈的吸收，不能滿足在780nm處有高于70%的原始反射率的要求，從而不能與只讀光盤兼容；其次，無(wú)機(jī)材料還有長(zhǎng)時(shí)間受光照容易產(chǎn)生龜裂，以及易氧化等缺點(diǎn)，而有機(jī)染料則能避免這些缺點(diǎn)。此外，有機(jī)染料的還有一下突出優(yōu)點(diǎn)： 1. 具有較低的熔點(diǎn)和軟化溫度，因而具有較高的靈敏度； 2. 具有較低的熱導(dǎo)率，有利于形成較小的微坑； 3. 性能穩(wěn)定，不易

16、受到空氣和濕度的腐蝕； 4. 可以用旋轉(zhuǎn)涂布法制作光盤，制作成本較低； 5. 毒性一般比常用無(wú)機(jī)介質(zhì)要小； 6. 有機(jī)染料的光學(xué)及熱學(xué)性能可通過(guò)改變分子結(jié)構(gòu)來(lái)調(diào)整，利于有機(jī)合成。     所以在目前CDR盤片中普遍采用有機(jī)染料。CDR光盤染料按其結(jié)構(gòu)可將其分為花菁、酞菁、醌類、金屬絡(luò)合物、偶氮類化合物等。目前廣泛用于CD-R的有機(jī)一次記錄材料有花菁染料、酞菁和偶氮染料。工業(yè)生產(chǎn)上所用的大部分為花菁染料，制成的CD-R光盤呈綠色，稱"綠盤"；也有一部分用酞菁染料，光盤呈淡綠的金色，稱"金盤"；用偶氮染料制成的CD-R光盤為藍(lán)褐

17、色，稱為"藍(lán)盤"。 3、CD-R染料的配制和回收     CDR染料溶液由染料、主溶劑、副溶劑組成。由于盤片性能主要由染料層厚度和  染料在槽和岸上的分布(槽填充來(lái)決定), 而膜層厚度受到染料濃度和旋轉(zhuǎn)程序設(shè)定的控制而槽填充受到副溶劑濃度的控制， 所以只要嚴(yán)格控制染料的濃度和第二種溶劑的含量，才能確保有一個(gè)比較穩(wěn)定的工藝參數(shù)，能提高染料的循環(huán)次數(shù)。在生產(chǎn)中染料的濃度正比于染料的吸光度，染料吸光度的測(cè)量用分光光度計(jì)，而副溶劑的測(cè)量主要依靠氣相色譜分析。 CDR盤片染料的配制過(guò)程為： 1）染料和溶液的準(zhǔn)備：主要是染料和主、副溶液的準(zhǔn)備。

18、2）由粉末配制染料（未攙雜攪拌)：首先確定染料粉末的重量(通常為染料重量的2%-3%)并按相應(yīng)比例計(jì)算出主溶劑和副溶劑所必須的相對(duì)體積。量出主溶劑的一半加入到合適尺寸的器皿中在攪拌時(shí)，要慢慢的向器皿中加入所有的染料和副溶劑，持續(xù)攪拌直到所有的染料溶解。量出剩余的主溶劑使最終溶液達(dá)到預(yù)期的重量，最后用過(guò)濾器過(guò)濾新配制的染料溶液。 3）染料測(cè)定：取一定量的過(guò)濾后的染料溶液樣品，有主溶液稀釋。使用分光光度計(jì)在500900nm的區(qū)域內(nèi)測(cè)出樣品光譜并記錄最大波長(zhǎng)(713nm)和在最大波長(zhǎng)處的吸光度。最終的吸光度同標(biāo)準(zhǔn)樣本作的比較作為接受性試驗(yàn)。 4）染料溶液濃度的檢驗(yàn)：由于染料濃度正比于染料的吸光度(B

19、eer-Lambert 法則：Log10I0/I (吸光度).l.c 其中=衰減系數(shù)(extinction coeff)，l=光程長(zhǎng)度(pathlength)，c=濃度)，通過(guò)分光光度計(jì)檢驗(yàn)。 5）副溶劑濃度檢驗(yàn)：由于副溶劑在280nm處吸收在這個(gè)區(qū)域的響應(yīng)完全被染料的吸光度覆蓋了，分光光度計(jì)不適合用于它的檢測(cè)，因此主要使用氣相色譜分析對(duì)副溶劑濃度進(jìn)行檢測(cè)。/ 6）染料回收：在旋涂完成后，染料固體可以通過(guò)旋轉(zhuǎn)式蒸發(fā)器從溶液中提取出來(lái)或?qū)⑽闯练e的染料溶液排入回流收集容器中。由于旋涂和排流過(guò)程中大量的主溶劑蒸發(fā)了，回流的染料溶液是高度濃縮的，通過(guò)分光光度計(jì)測(cè)量溶液中染料的濃度，加入相應(yīng)主溶液，再通

20、過(guò)氣相色譜分析計(jì)算出所需副溶劑的量并加入其中，最后通過(guò)過(guò)濾器攪拌和過(guò)濾再次利用。 由于染料在CDR盤片中的重要性，其配制過(guò)程應(yīng)嚴(yán)格按照相應(yīng)的規(guī)程執(zhí)行。 4、CD-R染料的涂布和洗邊     與只讀型CD盤片相比，CDR盤片的制造工藝中，主要不同的就是與染料有關(guān)的的步驟。即染料的涂布、洗邊和烘干是CDR盤片制造所特有的，其中染料的涂布和洗邊是比較關(guān)鍵的兩步，下面就這兩步進(jìn)行介紹。 CDR盤片的通常的涂布方式采用 (Spin Coating) 旋轉(zhuǎn)涂布。這種方法是注塑后的基片首先經(jīng)過(guò)冷卻，然后將配制的染料溶液滴到光盤基片表面，并將盤片高速旋轉(zhuǎn)而形成很厚的一層并逐漸揮發(fā)減薄，進(jìn)而在盤基上涂一層