光盤只是壹個統稱，分為兩類。壹種是只讀光盤，包括CD-Audio、CD-Video、CD-ROM、DVD-Audio、DVD-Video、DVD-ROM等。另壹種是可錄式光盤，包括CD- R、CD-RW、DVD-R、DVD+R、DVD+RW、DVD-RAM、雙層DVD+R等類型。
根據光盤的結構，光盤主要分為CD、DVD、藍光光盤等幾種。這些類型的光盤結構不同，但主要結構原理是相同的。CD-ROM和可錄式CD-ROM在結構上沒有區別，主要是在材料的應用和壹些制造工藝上有區別，DVD也是如此。現在，讓我們以光盤為例來解釋壹下。
我們常見的光盤很薄，只有1.2mm厚，但是包含了很多內容。從圖1可以看出，光盤主要分為五層，包括基板、記錄層、反射層、保護層和印刷層。現在，我們來分別解釋壹下。
1.基質
它是各種功能結構(如凹槽)的載體，其材料為聚碳酸酯(PC)，具有優異的沖擊韌性，應用溫度範圍廣，尺寸穩定性好，耐候性好，無毒。壹般來說，基板是無色透明的聚碳酸酯板，既是凹槽等的載體，也是整個光盤的物理外殼。CD的基板厚度為1.2mm，直徑為1.20 mm，中間有壹個孔，為圓形，體現了CD的形狀。光盤之所以可以隨意取放，主要取決於基材的硬度。
在讀者眼中，基底可能是底部。但是，對於光盤來說，就不壹樣了。如果妳把光盤光滑的壹面(朝向激光頭的壹面)對著自己，表面的壹面就是基板。需要註意的是，CD、CD-R和CD-RW在基底方面沒有區別。
2.記錄層(染料層)
這是錄音時記錄信號的地方。其主要工作原理是將特殊的有機染料塗在基片上，進行激光記錄信息。由於記錄前後的反射率不同，用激光讀取不同長度的信號時，通過反射率的變化形成0和1的信號，從而讀取信息。目前市場上有三種有機染料:菁染料、酞菁染料和偶氮染料。
目前，壹次性記錄的CD-R盤主要使用(酞菁)有機染料。在刻錄這張光盤的時候，激光會把塗在基片上的有機染料燒掉，直接刻錄成壹個又壹個坑，這樣有“坑”和沒有“坑”的狀態就形成了‘0’和‘1’信號，此消彼長。這壹系列的“0”和“1”信息構成了壹個二進制代碼，從而代表特定的數據。
這裏需要特別說明的是，對於可擦寫CD-RW來說，它不是壹種有機染料，而是壹種碳物質。激光在燃燒的時候，並不是壹個又壹個的“坑”，而是碳物質極性的變化。通過改變碳物質的極性，形成特定的“0”和“1”編碼序列。這種碳物質的極性可以反復改變，也就是說這張光盤可以反復擦除。
3.反射層
這是光驅的第三層，是光驅激光束反射的區域，通過反射的激光束讀取光驅中的數據。它的材料是純度為99.99%的純銀金屬。
這個很好理解。就像我們經常使用的鏡子壹樣，這壹層代表了鏡子的銀色反光層。當光線到達這壹層時，會被反射回來。總的來說，我們的光盤就是因為有這壹層才可以當鏡子用的。
4.保護層
它用於保護光盤中的反射層和染料層，以防止信號被破壞。材料是光固化丙烯酸樹脂。另外，現在市面上使用的DVD+/-R系列需要在上述工藝中加入塗膠部分。
5.打印層
印刷光盤的客戶標識、容量和其他相關信息的地方是光盤的背面。事實上，它不僅可以標記信息，還可以對光盤起到壹定的保護作用。
為什麽光盤這麽薄？
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從主體結構上看，CD和DVD碟片的結構是壹樣的，只是厚度和材質不同。在上面的介紹中，我們提到CD的厚度是1.2 mm，這個厚度可以改變嗎？答案是否定的。
在實際應用中，用於讀取和刻錄CD、DVD和藍光光盤的激光是不同的。眾所周知，CD的容量只有700MB左右，而DVD可以達到4.7GB，藍光光盤可以達到25GB。它們之間的容量差異與相關激光束的波長密切相關。
壹般來說，光盤的記錄密度受限於讀出光斑的大小，即光學衍射極限，它包括激光波長λ和物鏡的數值孔徑NA。因此，傳統光盤技術為了提高記錄密度，壹般可以采用短波長激光或者增大物鏡的數值孔徑來減小光斑。比如CD (780nm，Na: 0.45)升級到DVD(650nm，Na: 0.6)，再升級到藍光光盤(405nm，Na: 0.85)，如圖2所示。
對於CD，激光波長為780nm，物鏡的數值孔徑NA為0.45，激光束會匯聚到壹點的距離需要1.2 mm，這就決定了CD基板的厚度為1.2mm..無論CD的基片太厚還是太薄，激光束都無法匯聚到壹點，嚴重影響數據的記錄和讀取。
從圖2可以看出，DVD的激光波長為650nm，物鏡的數值孔徑NA為0.6，激光束會聚到壹點的距離只有0.6 mm，這就決定了DVD的基板厚度為0.6mm..但是如果0.6mm的厚度太薄，那麽用它制造的光盤就會因為太薄而容易破碎。所以在DVD的實際制造過程中，將兩塊厚度為0.6mm的基板疊在壹起，* * *的厚度為1.2 mm..當然，在這種情況下，只有壹個基板在記錄數據，另壹個基板是完全保護性的。
光盤的發展趨勢是向大容量存儲發展(如去年問世的DVD+R DL產品)，行業的技術研發也以此為導向。
現在，已經有了單面和雙層的DVD碟片。單面雙層盤(DVD+R雙層)是利用不同的激光束聚焦位置在同壹面上制作兩個記錄層，單面雙層盤在第壹層和第二層的激光功率相同(激光功率為
光盤尺寸
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普通標準120光盤
尺寸:外徑120毫米，內徑15毫米。
厚度:1.2毫米
容量:DVD 4.7GB；CD 650MB/700MB/800MB/890MB
小團圓光盤80光盤
尺寸:外徑80mm，內徑21mm。
厚度:1.2毫米
容量:39 - 54MB。
名片光盤
尺寸:外徑56mmX86mm，內徑60mmX86mm 22mm。
厚度:1.2毫米
容量:39 - 54MB。
雙弧形圓盤
尺寸:外徑56mmX86mm，內徑60mmX86mm 22mm。
厚度:1.2毫米
容量:30MB/50MB
異形圓盤
尺寸:可定制
厚度:1.2毫米
容量:50MB/87MB/140MB/200MB。
光盤讀取技術
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1)CLV技術:(恒線速)恒線速讀取模式。速度低於12倍的光驅中使用的技術。為了保持數據傳輸速率不變，它隨時改變旋轉光盤的速度。讀取內邊緣數據的旋轉速度比外部快得多。
2) CAV技術:(恒角速度)恒角速度讀數模式。它以同樣的速度讀取CD上的數據。但光盤內緣的數據傳輸速度低於外緣，光盤的速度可以更多的向外反映。雙倍速度是指最高的數據傳輸速率。
3) PCAV技術:(Partial-CAV)區域恒角速度讀數模式。這是壹種結合了CLV和CAV的新技術。它在讀取外邊緣數據時使用CAV技術，在讀取內邊緣數據時使用CAV技術，以提高整體數據傳輸速度。
光盤分類
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(光盤)光盤。CD由liad-in(開始記錄數據的位置)組成；然後是目錄區，從內向外記錄數據；在記錄之後，添加導出軌道結束記錄標記。在光盤上，模擬數據是用大刻錄機刻在光盤上的，肉眼看不到很多小坑。
CD-DA: (CD-Audio)壹種用於存儲數字音效的光盤。1982年，索尼和飛利浦制定了紅皮書標準，以音軌的方式存儲聲音數據。光盤具有兼容這種規格的音樂電影的能力。
CD-G:(compact-disc-graphics)CD-DA添加了圖形，成為另壹種格式，但還沒有普及。這是對多媒體計算機的壹種嘗試。
Cd-rom:(光盤只讀存儲器)只讀光盤播放器。1986年，索尼和飛利浦制定了黃皮書標準，定義了文件格式。定義了兩種類型，用於計算機數據存儲的模式1和用於壓縮視頻圖像存儲的模式2，使光盤成為壹種通用的存儲介質。並添加檢錯碼、糾錯碼等比特，保證計算機數據能被完整、正確地讀取。
CD-Plus: 1994，微軟發布了新的增強型CD標準，也稱為CD-Elure。它把CD-Audio音效放在CD的第壹軌，然後放數據文件，這樣CD只能讀取前面的軌，而不能讀取數據軌，這樣就達到了電腦和音頻的雙重好處。
CD-ROM XA:(CD-r om-Extended-Architecture)1989，索尼、飛利浦、Micuosoft對CD-r om標準進行了擴展，形成了白皮書標準。它分為FORM1和FORM2以及壹個增強型CD標準CD+。
激光視盤。索尼，飛利浦，JVC，Matsu**a等。* * *是壹起制定的，屬於白皮書標準。指激光影視碟片的全動態、全屏播放。
CD-I: (Compact-Disc-Interactive)是飛利浦和索尼聯合制定的壹種綠皮書標準。這是壹個交互式光盤系統。1992實現全動態視頻圖像回放。
Photo-CD: 1989，柯達公司推出的照片光盤orange book標準，可以存儲五種格式的100張高分辨率照片。可以添加相應的解說詞和背景音樂或劇集，形成壹組音頻電子圖片。
CD-R:(可錄光盤)1990，飛利浦公布了多段壹次寫入光盤數據格式。屬於橘皮書標準。在光盤上加壹層可以壹次性記錄的染料層，這樣就可以刻錄了。
CD-RW:在光盤上加壹層可重寫的染料層，可以用激光在光盤上重復寫入數據。
SDCD: (Super-density-CD)是由東芝、日立、先鋒、松下、JVC、湯姆遜、三菱和Timewamer生產的超高密度光盤的規格。雙方都提供5GB存儲容量，數據壓縮比不高。
MMCD: (Multi-MDEIA-CD)是索尼、飛利浦等公司生產的多媒體光盤。壹面提供3.7GB存儲容量，數據壓縮度高。
Hd-CD:(高密度-CD)高密度光盤。容量大。單面容量4.7GB，雙面容量高達9.4GB，有的達到7GB。HD-CD光盤采用MPEG-2標準。
MPEG-2: 1994，運動圖像及其聲音編碼的ISO/IEC標準。廣播級圖像和立體聲信號的壓縮和解壓縮。
DVD: (Digital-Versatile-Disk)數字多功能光盤，基於MPEG-2，4.7G大容量，可存儲65，438+0.33分鐘的高分辨率全動態影視節目，包括壹個杜比數字環繞聲音軌。畫質和音質都是VCD無法比擬的。
DVD+RW:可重復寫入的DVD光盤，也叫DVD-e，惠普、索尼、PHOIPS * * *發布的標準。容量3.0GB，采用CAV技術，獲得高數據傳輸速率。
PD光驅:(PowerDisk2)是松下的可寫光驅和CD-ROM的組合，有兩種型號:LF-1000(外置)和LF-1004(內置)。容量65OMB，數據傳輸速率5.0MB/s，采用微型激光頭和精密機電伺服系統。
DVD-RAM:由DVD論壇協會建立和發布的商業可讀和可寫DVD標準。它容量大、價格低、速度快、兼容性強。
光盤的發展
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光盤的發展紙的發明極大地推動了人類文明的進步，它記錄了人類文明的發展歷史，創造了許多新興產業。從信息存儲的角度來看，光盤可以看作是壹種新型的紙張。壹個小小的塑料盤，直徑只有12厘米(5英寸)，重量只有20克，存儲容量卻超過600兆。如果只存儲文字，壹張光盤相當於1.6張紙的1.5萬張，足以容納數百部卷帙浩繁的作品。但是在光盤上記錄信息的原理和在紙上有很大的不同，光盤上的信息是用激光讀寫的。聚焦後，可獲得直徑約為65438±0微米(微米)的激光束。基於此，荷蘭飛利浦公司的研究人員開始使用激光束來記錄和重放信息。他們的研究在1972成功，在1978投放市場。最初的產品是眾所周知的LD，激光視盤(LD)系統。自從LD誕生以來，光盤有了很大的發展，經歷了三個階段:①LD——激光視盤；②CD-DA激光視盤；③光盤.下面簡單介紹壹下這三個階段的產品特點。LD- laser視盤，俗稱LCD，大直徑12英寸，可以雙面記錄信息，但它記錄的信號是模擬的。模擬信號的處理機制是指模擬電視圖像信號和模擬聲音信號都經過FM(調頻)調頻、線性疊加，然後進行有限放大。削波信號由0.5微米寬的凹坑長度表示。雖然CD-DA激光視盤獲得了成功，但由於事先沒有統壹的標準，其開發和生產從壹開始就陷入了昂貴的資金投入。1982年，飛利浦和索尼制定了CD-DA激光視盤紅皮書標準。於是，壹種新型的CD誕生了。CD-DA激光盤的記錄方法不同於LD系統。CD-DA激光視盤系統首先通過PCM(脈碼調制)將模擬音頻信號數字化，然後通過EFM(8~14位調制)編碼後記錄在光盤上。數字記錄代替模擬記錄的優點是:對幹擾和噪聲不敏感；由光盤本身的缺陷、劃痕或汙染引起的錯誤可以被糾正。光盤CD-DA系統成功後，飛利浦和索尼自然想到了用CD-DA作為電腦的大容量只讀存儲器。但是，要將CD-DA用作計算機的存儲器，必須解決兩個重要問題:①建立適合計算機讀寫的磁盤數據結構；②CD-DA的錯誤率必須從現有的10-9降低到10-12以下。於是就有了CD-ROM的黃皮書標準。這個標準的核心思想是磁盤上的數據是以數據塊的形式組織的，每個數據塊都必須有壹個地址。這樣做了之後，磁盤上的數據就可以從幾百兆的存儲空間中快速找到。為了降低誤碼率，采用了增加檢錯和糾錯的方案。檢錯采用循環冗余檢測碼，稱為CRC；裏德·所羅門碼用於糾錯。黃皮書確立了光盤的物理結構，為了使其在計算機上完全兼容，後來又制定了光盤的文件系統標準，即ISO9660。有了這兩個標準，光盤在世界範圍內迅速普及和廣泛使用。80年代中期，光盤發展很快，陸續推出了WORM、CD-ROM、磁光盤(MOD)、相變盤(PCD)等新品種。這些光盤的出現給信息革命帶來了巨大的推動力。光盤的復制並不神秘，簡單分為五個環節:(1)預制母片；(2)制作主片；(3)電鑄；(4)臨摹；(5)印刷；(6)包裝預制母版由於CD-R系統的出現，這個過程實際上可以簡化為將光盤上的程序和數據刻錄到CD-R盤上的過程。這個過程包括以下步驟:(1)預制:利用預制軟件模擬光盤程序的程序和數據，在硬盤上按照光盤ISO9660格式生成鏡像文件。圖像文件模擬真實CD-R盤的文件和目錄結構。(2)優化和測試:通過CD-R制作系統軟件，像已經在光盤上壹樣訪問光盤鏡像文件。此時對光盤程序的程序和數據進行測試和優化，最常訪問的文件盡量放在光盤“盤”的最前面。(3)刻錄:使用刻錄軟件將生成的光盤鏡像文件刻錄到CD-R光盤上。值得註意的是，CD-R的刻錄過程是沒有中斷的，壹旦數量中斷，光盤就可能報廢。通用CD-R軟件支持多種CD格式。刻錄時可以選擇自己需要的格式，也包括CD-I和CD-XA，以及允許多個文件系統在壹張光盤中的混合格式(如ISO和HFS)。在預制母版的過程中，通常需要逐字節檢查，以確保數據轉換為新格式時沒有錯誤。制作母片的過程，其實就是我們把寫在CD-R盤上的處理過的數據記錄在玻璃盤上的過程。因為任何壹張CD-ROM光盤的質量都只能達到用來制作光盤的母盤的質量，所以制作母盤的過程被認為是整個制作過程中最關鍵的壹步。在制作母版的過程中，光盤坑是所有制造產品中最小的——每壹個都只有煙霧的顆粒大小，這意味著最小的雜質都會破壞大量數據。所以在制作母片和光盤的生產過程中，壹個關鍵的條件就是要嚴格控制空氣中的顆粒數量，保證工作環境的清潔。雖然制作光盤母版的方法很多，但光敏樹脂體系是最常用的壹種。在這種方法中，光敏樹脂(壹種光敏化學物質，類似於用於沖洗黑白照片的感光乳劑)被應用到經過特殊處理的玻璃基板上，以制作玻璃母版。光敏樹脂通常采用旋轉塗布系統塗布，厚度約為1/8微米——比人的頭發絲薄640倍。計算機將輸入介質上的格式化信息轉換成激光束記錄器上的壹系列“開”和“關”脈沖，並通過這種激光編碼過程將數據記錄在光敏樹脂塗層上。在螺旋軌道上，激光束記錄器在藍光下曝光該部分中的光敏樹脂，從而生成光盤的特定內容。玻璃母版也應該用化學成像液體顯影。感光樹脂暴露的部分被腐蝕後，在耐腐蝕的表面形成數以億計的微小凹坑。顯影後要在感光樹脂表面蒸鍍壹層金屬膜(壹般是銀)，這樣電鑄時玻璃母版才能有導電的表面。電鑄的最終目的是生產出復制CD的金屬模具。在制造玻璃母板的過程中，由於銀膜而導電的母板被浸入含有鎳離子的電解質溶液中。當電路通電後，玻璃母版上帶有光盤圖像的曝光區域不斷吸引鎳離子。鎳層不斷增厚，並與曝光的光敏樹脂表面上蝕刻的坑和臺面(坑之間的部分)的輪廓壹致。最終的結果是壹個又厚又結實的鎳片，在其金屬表面留下了與光盤完全相反的印刷膜。這塊原始的金屬被稱為金屬主或“父親”。它被稱為“母件”，因為它將用於生成另外兩個金屬片，分別稱為“母件”和“壓模”。通過隨後的電鑄過程，母件和模件的數量不斷增加。母片來源於母片，模塊片來源於母片，每壹片都是另壹片的反面。模具是金屬母模的完全復制品，也是這壹生產階段的最終產品。塑料CD復制品的大規模生產將通過金屬模具進行。復制和生產CD-ROM產品的第壹步是將數據從模具轉移到塑料基底上。高精度註射模具將由光學級塑料制成的熔融樹脂註射到模具的型腔中。模具的壹面是模具。這個過程只需要幾秒鐘，產品是壹個塑料圓盤，壹面印有清晰的輪廓。之後，承載數據的塑料盤的側面應該鍍上壹層非常薄的純鋁，這是為了形成讀取盤上數據所必需的反射表面。在磁盤上鍍金屬的典型方法是濺射。在濺射過程中，每個磁盤都噴有鋁原子，以產生均勻的塗層。生產的最後壹步是在鋁表面加上壹層堅固的漆膜。這層漆保護鋁膜不被劃傷和氧化，可以作為標簽印刷的工作面。印刷包裝采用高速絲網印刷或膠版印刷，圖片可印刷在光盤的漆層上。圖片可以復制八種顏色，但是要看復制者的標簽打印能力。絲網印刷是最常用的方法。它把畫面轉換成有孔的網，墨水通過網附著在圓盤上。這個過程類似於模版印刷。膠印使用墨輥和印刷臺來轉換圖片。這種方法廣泛應用於傳統的商業印刷，現在也用於CD商標的印刷。膠印在復印圖片時可以獲得更高質量的分辨率。它優於絲網印刷，因為它可以印刷增強的四色圖片和其他復雜的圖形。打印後，CD會自動或手動打包。雖然有許多其他可行和適用的包裝方法，塑料盒仍然是最廣泛使用和最常見的光盤包裝方法。這是因為塑料盒耐用，全自動生產線非常受歡迎。其他常用的包裝方式(部分可能需要人工操作)包括:(1)輕型包裝，如特衛強、紙板套；(2)透明塑料套管，例如Viewpaks；(3)環保紙箱，如Digipaks的Ecopaks。經過這五個步驟，光盤復制就完成了。但在生產過程中，生產的每壹個環節都要嚴格控制，確保符合工業生產規範。這樣可以保證所有光盤的誤差都在可接受的範圍內，也就是控制在所有光驅允許的範圍內。光盤的結構了解CD-DA結構的人不難從物理上理解光盤。CD- ROM使用與CD-DA相同規格的光盤和光學技術，以及相同的原始光盤制造和壓制方法。這兩種磁盤的主要區別在於磁盤上的數據結構，以及數據尋址和糾錯能力。下面描述了光盤及其物理數據結構。標準光盤直徑120mm (4.72英寸)，中央卡孔15mm，厚度1.2mm，重量約14 ~ 18g。光盤的徑向截面有三層:(1)聚碳酸酯制成的透明基片；(2)鋁反射層；(3)塗刷保護層；CD-ROM盤之所以是單面盤，技術上並不是不可以，只是制作雙面盤的成本比制作兩張單面盤的成本之和還要高。所以光盤的壹面是專門用來打印商標的，另壹面是用來存儲數據的。激光束必須穿過透明基板才能到達凹坑並讀取數據。因此，存儲數據的磁盤表面上的任何汙染都會影響數據讀取性能。編碼為了在物理介質上存儲數據，必須將數據轉換成適合在介質上存儲的物理表達式。傳統上將數據轉換後得到的各種碼稱為信道碼。之所以稱之為信道碼，是因為這些碼必須經過通信信道。信道編碼並不是壹個新概念。磁帶、磁盤和網絡都使用通道代碼。可以說，所有的高密度數字存儲器都使用0和1表示的通道碼。如軟盤，它采用修正的調頻(MFM)編碼，通過MFM編碼把數據變成信道碼。和CD-DA壹樣，CD-ROM把壹個8位的數據轉換成14位的信道碼，這種信道碼被稱為8-14調制編碼，被稱為EFM(八比四調制)。凹坑和非凹坑的長度可以根據通道代碼來確定。數據結構由於光盤的技術背景是CD-DA，加上其螺旋直線軌道結構、恒線速(CLV)旋轉、容量大等諸多因素，光盤的數據結構要比硬盤、軟盤復雜得多。CD-ROM盤區被分成三個區域，即導入區、用戶數據區和導出區。這三個區域都包含物理磁道。所謂物理軌跡，是指壹個360°的連續螺旋軌跡。由這三個區域中的所有物理軌道組成的區域被稱為信息區域。在信息區中，壹些軌道包含信息，而壹些軌道不包含信息。包含信息的軌道被稱為信息軌道。每個信息軌道可以是物理軌道的壹部分，或者是完整的物理軌道，或者它可以由許多物理軌道組成。信息軌道可以存儲數字數據、音頻信息、圖像信息等。包含用戶數字數據的信息磁道稱為數字磁道，它被記錄為DDT(數字數據磁道)。包含音頻信息的軌道稱為音頻軌道，它被記錄為ADT(音頻軌道)。CD-ROM光盤只能有數字數據軌道、數字數據軌道和音頻軌道。在導入區、用戶數據區和導出區中有信息軌道。然而，在導入區中只有壹個信息軌道，它被稱為導入軌道。在導出區中只有壹個信息軌道，它被稱為導出軌道。用戶數據被記錄在用戶數據區的信息軌道上。所有包含數字數據的信息軌道都應該由扇區構成，而壹些物理軌道可以用來連接信息區中的信息軌道。檢錯糾錯激光光盤和磁盤、磁帶等數據記錄介質壹樣，受到光盤制造材料性能、生產工藝水平、驅動程序和用戶水平的限制，從光盤上讀取的數據很難完全正確。根據相關研究機構的測試和統計，壹張未使用的光盤的原始誤碼率約為3×10-4；損壞的光盤約為5× 10-3。針對這種情況，在激光光盤存儲中采用了強有力的誤碼檢測和糾錯措施，具體有三種對策:(1)誤碼檢測碼(EDC)。CRC(循環冗余碼)用於檢測讀取的數據中是否有錯誤。CRC碼具有很強的檢錯功能，但其糾錯功能沒有開發出來，所以只用於檢錯。(2)錯誤校正碼或錯誤校正碼(ECC)。裏德-所羅門碼，縮寫為RS碼，用於糾錯。RS碼被認為是壹種性能良好的糾錯碼。(3)交叉裏德-所羅門碼(CIRC)。這種編碼可以理解為用RS對編碼和解碼前後的數據進行插值和交叉處理。