See artikkel valmib koolitööna. Võimaluse korral lisa oma parandusettepanekud arutelulehele. See ei tähenda siiski, et teistel kaastöölistel on artikli muutmine keelatud.
Malli võib eemaldada 1. mail 2026.
DVD-R plaadid
Optiline andmekandja on mäluseade, millele kirjutatakse ja millelt loetakse teavet, kasutades selleks valgust, täpsemalt laserkiirt. Esimene tavatarbijale kättesaadav optilise andmekandja formaat oli LaserDisc, mis toodi turule 1978. aastal. Kolm põhilist ning tänapäeval kõige levinumat optilise andmekandja tüüpi on CD-plaat (inglise keeles compact disc), DVD-plaat (inglise keeles digital versatile disc või digital video disc) ning Blu-ray plaat.
Optiliste andmekandjate tehnoloogia arendamine sai hoo sisse siis, kui võeti kasutusele pooljuhtlaserid, sest nende abil sai võimalikuks valguse kasutamine niisuguse täpsusega, mis võimaldas andmete tihedat paigutamist andmekandjatele.
LaserDisc (vasakul) ja DVD (paremal)
1978. aastal tõid Philips, Pioneer ning MCA turule esimese laialdaselt kättesaadava optilise andmekandja, milleks oli LaserDisc (LD). Algselt nimetati seda DiscoVision’iks. Erinevalt hilisematest formaatidest salvestati LaserDisc’ile videot analoogsignaalina. Lugemiseks kasutati 780 nm lainepikkusega laserit. Plaadi läbimõõt oli tavaliselt 300 mm ning veel oli saadaval ka 200 mm variante. LaserDisc’i formaadi põhjal töötati välja ka digitaalseid andmeid salvestada võimaldavad variandid. 1980. aastate alguses töötas Philips välja LV-ROM plaadi, mille mõlemale poolele mahtus kuni 324 MB digitaalseid andmeid. Seda kasutati näiteks Ühendkuningriigis arhiiviprojekti nimega „BBC Domesday Project” koostamiseks.[1] 1993. aastal tuli Pioneer välja uue LD-ROM plaadiga, mille mõlemale poolele mahtus kuni 540 MB digitaalseid andmeid. LD-ROM plaate kasutati videomängude jaoks.[2] LaserDisc’i plaatide tootmine lõpetati juulis 2009. Selleks ajaks oli maailmas kokku müüdud 16,8 miljonit LaserDisc'i mängijat.[3]
Esimene algusest peale täielikult digitaalne optilise andmekandja formaat on Compact Disc (CD). See töötati välja Philipsi ning Sony koostöös ja toodi Jaapani turule 1982. aastal ning 1983. aastal ka Põhja-Ameerika ja Euroopa turule. Laseri lainepikkus jäi samaks, mis LaserDisc'il (780 nm). 1990. aastate jooksul sai CD-plaadist vinüülplaadi ning helikasseti asemel kõige populaarsem muusika salvestamise formaat. CD-plaate kasutatakse ka arvutitarkvara levitamiseks. Tänaseks päevaks on CD-plaatide kasutus oluliselt langenud, sest voogedastusteenused (näiteks YouTube, Spotify) võimaldavad kuulata muusikat ilma, et seda oleks vaja füüsilisel kujul osta või alla laadida.
Järgmine suur areng optiliste andmekandjate valdkonnas on Digital Versatile/Video Disc (DVD), mille töötasid välja Sony, Panasonic, Philips ning Toshiba. See toodi turule kõigepealt Jaapanis 1996. aastal ning järgmise kolme aasta jooksul ka ülejäänud maailmas. Suur samm edasi võrreldes CD-plaadiga on lühema lainepikkusega laseri kasutusele võtmine, mis võimaldab fokusseerida väiksemale punktile ning paigutada andmeid plaadile tihedamalt. Tänu sellele saavutati andmemaht 4,7 GB ühe kihi kohta, aga DVD-plaadil võib olla maksimaalselt kaks kihti mõlemal plaadi poolel ehk kokku neli kihti, võimaldades maksimaalset andmemahtu 17,08 GB täpselt sama suures formaadis nagu CD-plaat. DVD-plaatide peamine kasutusala on filmide levitamine, aga kuna DVD võimaldab salvestada igasuguseid digitaalseid faile, kasutatakse neid ka arvutitarkvara ning videomängude (eriti konsoolimängude) levitamiseks. Siiski on ka DVD-plaatide kasutus nüüdseks oluliselt langenud, kuna voogedastusteenuste abil saab ka filme vaadata ilma neid poest ostmata. Samuti saab arvutiprogramme ning videomänge interneti kaudu alla laadida.
Blu-ray ja HD DVD karbid
Optiliste andmekandjate viimane areng on Blu-ray, mis on nime saanud selle lugemiseks ning kirjutamiseks kasutatava sinise laserkiire järgi. Selle töötasid välja Sony, Panasonic, Philips ja Pioneer. Formaat toodi turule 2006. aastal. Sinine laser võeti kasutusele samal eesmärgil, miks DVD juures võeti kasutusele punane laser - selle lainepikkus on veelgi lühem ning sellega on võimalik veel väiksemale punktile fokusseerida. Uue tehnoloogia abil saavutati andmemaht 25 GB ühe kihi kohta. Blu-ray plaate kasutatakse samuti filmide ning videomängude levitamiseks, aga alates kaheksandast mängukonsoolide põlvkonnast on toodud turule juba ka ilma plaadilugejata konsoole (esimene neist on Xbox One S All-Digital Edition, mis tuli välja 2019. aastal).[4]
High Density Digital Versatile Disc (HD DVD) oli optilise andmekandja formaat, mida arendas Toshiba ning mis tuli turule samuti 2006. aastal. Selle eesmärk oli ka pakkuda asendust DVD-plaadile, aga konkurentsis Blu-ray plaadiga jäi see formaat alla. HD DVD kasutas samuti sinist laserkiirt, aga andmemaht ühe kihi kohta oli väiksem, 15 GB. 2008. aastal lõpetati HD DVD seadmete tootmine.[5]
CD-ROM plaadi pind aatomijõumikroskoobiga vaadatuna
Sarnaselt magnetilistele kõvaketastele paiknevad optilistel andmekandjatel andmerajad ringidena ümber keskpunkti. Kõikide plaaditüüpide juures kehtib sama põhimõte, et signaali olekut (kõrge või madal) eristatakse selle järgi, kui suur osa laserkiire valgusest peegeldatakse valgussensorisse tagasi. Neid andmeraja lõike, mis peegeldavad vähem valgust tagasi, nimetatakse süvenditeks (inglise keeles pits). Neid andmeraja lõike, mis peegeldavad rohkem valgust tagasi, nimetatakse põhipinnaks (inglise keeles land). Loogilisi ühtesid ning nulle ei eristata aga peegeldusvõime järgi mingis kindlas punktis, vaid hoopis ülemineku järgi ühelt peegeldusvõime olekult teisele. Üleminek tähistab loogilist ühte, aga ülemineku puudumine tähistab loogilist nulli. Süvendisse langeva valguse hajutamine saavutatakse sõltuvalt konkreetse plaadi tüübist erineval viisil:
ROM-tüüpi plaatide puhul (kui tegemist on füüsiliste süvenditega metallikihis), on süvendite sügavus neljandik laserkiire lainepikkusest, sest sedasi läbib valgus metallikihi pinna tasandilt süvendi põhja ning sealt tagasi liikudes poole oma lainepikkusest ja järelikult kustutab plaadile langev valgus sealt tagasi peegelduva valguse ära ning valgusandurisse jõudev valgus on nullilähedane.
R-tüüpi plaatide puhul kasutatakse andmete kirjutamiseks palju suurema energiaga laserit kui nende lugemiseks. See laser põletab vajalikesse kohtadesse orgaanilise värvi kihi sisse augud, et selle taga olev metallikiht tuleks nähtavale ning peegeldaks valgust, kui plaati loetakse. Need kohad, mida ei põletatud, on jätkuvalt orgaanilise värviga kaetud ega peegelda valgust.
RW-tüüpi plaatide puhul kasutatakse andmete eristamiseks metallisulami kristallilist ning amorfset struktuuri, mida muudetakse vastavalt vajadusele, kuumutades sulamit suure energiaga laseriga vajaliku temperatuurini. Amorfse struktuuriga metall peegeldab vähem valgust tagasi kui kristallilise struktuuriga metall.[9]
Ühe andmeraja laius sõltub andmete lugemiseks ning kirjutamiseks kasutatava laserkiire fookuspunkti suurusest, mis on võrdelises seoses laserkiire lainepikkusega. Järelikult tähendab lühem lainepikkus kitsamaid andmeradu ning selle tõttu mahub näiteks Blu-ray plaadil ühele pinnaühikule suurem kogus andmeid kui samale pinnaühikule DVD-plaadil.[7]
Optilised andmekandjad on ümmargused plaadid, mis koosnevad järgnevatest kihtidest:
Läbipaistvast polükarbonaadist substraat – Välimine kiht, mis annab plaadile vajaliku tugevuse, et säilitada oma kuju. Samuti hoiab see kiht piisavat vahemaad plaadilugeja või -kirjutaja laserkiire allika ning plaadi sees oleva andmekihi vahel, et laserkiir saaks piisava teravusega fokusseerida andmekihil olevale punktile. CD-plaatidel on see kiht ainult alumisel poolel ehk sellel poolel, kus toimub andmete kirjutamine ning lugemine, aga DVD-plaatidel on see kiht lisaks ka ülemisel poolel, mis on tavaliselt sildiga kaetud.
Andmekiht – Sellel kihil hoiustatakse andmeid. Andmerajad jooksevad andmekihil ümber plaadi keskpunkti. Andmete hoiustamise tehnoloogia on üsna erinev, sõltuvalt plaadi tüübist:
ROM-tüüpi plaatide struktuurROM-tüüpi ehk niisugustel plaatidel, millelt saab andmeid ainult lugeda, vajutatakse tootmise käigus polükarbonaadist substraadi pinna sisse vajalikesse kohtadesse lohud, mis koos tasaseks jäetud osadega moodustavad bittide jada. Pärast seda sadestatakse substraadi pinnale õhuke peegeldav metallikiht. Metalliks on tavaliselt alumiinium, aga kahekihilised DVD-plaadid sisaldavad ka pooleldi peegeldavat metallikihti, mille jaoks kasutatakse kulda, hõbeda sulamit või räni. Niisuguste plaatide puhul ei olegi eraldi andmekihti ning metallikihti, vaid andmed salvestataksegi lihtsalt metallikihile.
R-tüüpi ehk ühekordselt kirjutatavatel plaatidel on polükarbonaadist substraadi ning metallist peegeldava kihi vahel orgaanilise värvi kiht. See värv on valgusele tundlik ning seega tekitab värvikihile suunatud laserkiir värvis keemilise muutuse, mida on võimalik kasutada sinna andmete kirjutamiseks. Aja jooksul see värv laguneb ning siis ei ole enam võimalik plaadilt andmeid lugeda. Orgaaniliseks värviks on asovärv, tsüaniin või ftalotsüaniin.
RW- ja RAM-tüüpi ehk mitmekordselt ülekirjutatavatel plaatidel on andmekiht sarnaselt R-tüüpi plaatidele samuti polükarbonaadist substraadi ning metallist peegeldava kihi vahel. Siin on andmekihiks metallisulamist (germaanium, antimon ja telluur) kile, mille sisemist struktuuri muudetakse. Selle kile mõlemal küljel on dielektrikukihid. Kui mingit punkti andmekihil kuumutatakse laserkiire abil üle metalli sulamistemperatuuri (~600 ºC), siis tekitavad mõlemal pool olevad dielektrikukihid metallis kiire jahtumise ning selle tagajärjel jääb metalli sisemine struktuur ebakorrapärasesse olekusse. Pärast on võimalik viia metalli sisemine struktuur korrapärasesse olekusse tagasi, kuumutades seda üle kristalliseerumistemperatuuri (~350 ºC), aga mitte enam üle sulamistemperatuuri. See tehnoloogia võimaldab andmeid plaadile uuesti kirjutada kuni 1000 korda.[9][10]
Peegeldav metallikiht – Selle kihi eesmärgiks on peegeldada lugemis/kirjutamispeast välja saadetud laserkiir tagasi valgussensorisse. Kihis sisalduv metall sõltub jällegi plaadi tüübist:
Oksüdeerunud alumiiniumiga DVDRW-, ROM- ning RAM-tüüpi plaatides kasutatakse peegeldava kihina alumiiniumit, peamiselt tänu sellele, et alumiinium on odav ning lihtsasti paigaldatav. Alumiiniumit sisaldavad plaadid peavad olema väga kindlalt väliskeskkonna eest suletud, sest hapniku või niiskusega kokku puutudes hakkaks alumiinium oksüdeeruma ning see halvendaks kihi peegeldusvõimet, mille tagajärjel ei oleks enam võimalik plaadilt andmeid lugeda.
Kahekihilistes DVD-ROM-tüüpi plaatides, mille mõlemat kihti loetakse ühelt plaadi poolelt, on vaja kahte erinevat metallikihti, millest üks peab olema ainult osaliselt peegeldav, et laserkiir saaks seda läbida ning lugeda andmeid ka selle taga olevalt kihilt, mis koosneb täielikult peegeldavast materjalist. Seega on laserile lähem kiht valmistatud ränist, kullast või hõbeda sulamist, aga kaugemas kihis on sarnaselt ühekihilisele ROM-plaadile kasutatud alumiiniumit.
R-tüüpi plaatides ei ole võimalik alumiiniumit peegeldava kihina kasutada, sest see võib hakata orgaanilise värviga reageerima. Sellel põhjusel kasutatakse siin hoopis kulda, hõbedat või hõbeda sulamit.
Lakikiht sildiga poolel (CD-plaatide puhul) – Kaitseb plaadis olevat metalli kriimustuste ning oksüdeerumise eest. Siiski ei kaitse õhuke lakikiht metallikihti nii hästi kui polükarbonaadist kiht plaadi alumisel poolel, nii et CD-plaatide puhul on isegi suurem oht pealmise poole kaudu metallikihti kahjustada. Lakiga kaetakse ka plaadi servad, sest vanematel CD-plaatidel, millel seda ei tehtud, pääses niiskus plaadi serva kaudu sisse.
Sildikiht – tavaliselt on plaatidel ka sildikiht, mis pannakse CD-plaadi puhul lakikihi peale ning DVD-plaadi puhul ülemise polükarbonaadikihi peale. Sildikiht võib olla nelja erinevat tüüpi, millest sõltub see, kuidas on võimalik sellele trükkida:
Magnetoptilised kettad (inglise keeles magneto-optical discs ehk MOD) on niisugused andmekandjad, mille andmekiht on magnetiline, aga kirjutamine ning lugemine toimivad optilise tehnoloogiaga. See tähendab, et andmete salvestamiseks kuumutatakse andmekihti laserkiire abil üle Curie temperatuuri, mis tähendab, et aine kaotab oma püsimagnetilised omadused ning selle magnetilist orientatsiooni on võimalik nõrga magnetvälja abil muuta. Andmete lugemiseks kasutatakse Kerri efekti, mis tähendab, et andmekihi magnetiline orientatsioon mõjutab nurka, mille all laserkiir kihilt tagasi peegeldub. Magnetoptiline ketas oli näiteks MiniDisc'i kirjutatav versioon. Tänaseks on magnetoptiliste ketaste massiline tootmine lõpetatud.[9]
↑Tribbey, Chris, toim (14. jaanuar 2009). "LaserDisc Officially Dead". Home Media Magazine. Originaali arhiivikoopia seisuga 17. veebruar 2012. Vaadatud 3. mail 2026.{{netiviide}}: CS1 hooldus: robot: algse URL-i olek teadmata (link)
.jpg)
