(Images fournies par J. J. Wanègue)
Dans un CD-R, on trouve en plans superposés dans le disque : – un substrat en polycarbonate (épaisseur 1,2 mm), dans
lequel est imprimé un sillon en spirale ; il forme la piste que va suivre le faisceau laser pendant la rotation du disque ; – une couche très mince de colorant constitué de molécules
photosensibles, qui remplit le sillon. C’est la « couche sensible » ;
– un fi lm métallique réfl échissant, généralement en alumi-nium (ou parfois en or) ;
– enfi n tout au dessus une couche d’apprêt permettant d’écrire ou d’imprimer sur sa surface.
Le laser vient du dessous, traversant toute l’épaisseur du poly-carbonate pour atteindre la couche sensible. Grâce à un asservis-sement mécanique et opto-électronique, son point de focalisation suit le sillon. Lors d’une opération de gravure, le laser émet de façon intermittente, laissant des marques de longueurs variables
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qui codent l’information binaire. Les marques proviennent de ce que le colorant absorbe la puissance lumineuse émise par le laser, ce qui déclenche toute une série de phénomènes : blanchiment du colorant par décomposition chimique (qui le rend plus trans-parent et change son indice de réfraction) ; destruction brutale d’une partie du colorant sous l’effet de l’apport d’énergie, qui résulte dans la formation d’une bulle autour du point d’impact ; par contrecoup, à la fois la matrice du polycarbonate et la couche métallique sont déformées. C’est une petite explosion locale, aux effets relativement mal contrôlés ; le poids relatif des divers pro-cessus de formation des marques dépend de la vitesse d’écriture, mais aussi d’autres facteurs.
Structure générale d’un DVD enregistrable : DVD-R ou DVD+R.
Lors de la lecture, le laser émet une puissance beaucoup plus faible que lors de l’écriture, de sorte que la gravure devient impos-sible. Le but du dispositif est alors de détecter les modifi cations des propriétés optiques du faisceau lumineux renvoyé par le disque sous l’effet des marques. Les changements de la transparence et de l’indice de réfraction du colorant, ceux du substrat, ainsi que la déformation de la couche métallique, se conjuguent pour créer toute une série d’effets qui modifi ent ce faisceau lumineux de
retour : absorption, diffraction optique, interférences optiques, ou encore diffusion lumineuse par les irrégularités. La juxtaposition de ces processus, dont l’importance relative varie selon la fabrica-tion et la façon dont l’enregistrement a été fait, explique pourquoi il semble très diffi cile de prédire la longévité des CD-R. Des sys-tèmes élaborés de traitement du signal sont nécessaires pour en extraire l’information utile, notamment à partir de ses variations dans le temps (dérivation) lors des transitions entre marques et absences de marques. Le sillon contient également d’autres infor-mations utiles, en particulier par des oscillations latérales qui sont détectées et utilisées pour une synchronisation temporelle.
Film
Représentation schématique de la formation des marques (pits) lors de l’enregistrement d’un DVD-R (ou d’un CD-R).
Le CD-RW n’utilise pas de colorant, mais un matériau sensible du type chalcogénure (composé contenant un ion négatif chalco-gène, O, S, Se ou Te). L’effet du laser est d’induire un changement de phase qui se répercute sur une modifi cation des propriétés optiques : à l’état vierge, le matériau est cristallin et présente une bonne réfl ectivité mais, sous l’effet du laser, passe vers un état amorphe où cette réfl ectivité devient plus faible. Jusqu’à main-tenant, les mesures de longévité des CD-RW ont conduit à des
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résultats moins bons qu’avec les CD-R, mais il n’est pas impossible qu’une autre conception des CD-RW permette de faire mieux, car ils s’affranchissent des problèmes liés à la stabilité chimique des colorants.
Le DVD-R est semblable au CD-R dans son principe, mais sa couche sensible à colorant se trouve en sandwich entre deux galettes de polycarbonate d’une épaisseur de 0,6 mm. Il faut utiliser une couche de colle pour assembler ces deux galettes, ce qui peut constituer un point faible en termes de longévité.
L’utilisation de marques plus petites et d’un pas plus resserré du sillon que dans le CD permet d’obtenir une capacité de stockage 10 fois supérieure environ.
Le HD-DVD enregistrable était un peu une transposition du DVD-R, avec une couche sensible protégée au milieu de l’épais-seur du disque, mais il a été abandonné. Tout le marché du disque dit BD appartient maintenant au Blu-ray qui, lui aussi, utilise un laser de longueur d’onde plus courte que le DVD, ce qui permet d’augmenter la capacité de stockage (25 Go environ en simple couche). Comme pour le CD, la couche sensible du Blu-ray est située près d’une surface, mais cette fois le laser l’illumine direc-tement sans passer à travers toute l’épaisseur du polycarbonate, ne traversant qu’une fi ne couche optique de 0,1 mm. Ce dispo-sitif est évidemment fragile, mais il est recouvert d’une couche de protection avec « hard coat » qui, selon les fabricants, résiste extrêmement bien aux rayures et aux salissures.
De façon très générale, la prédiction de la longévité à long terme d’objets n’est possible que s’il s’agit de dispositifs relative-ment simples, dont le principe et le fonctionnerelative-ment sont bien compris. De plus, pour un principe d’enregistrement donné, chaque fois que l’on augmente la capacité, on est conduit à réduire l’échelle des bits d’informations. Or, plus un objet est petit, plus il est sensible au vieillissement. Par exemple, pour un vieillissement dû à un processus de diffusion moléculaire, la constante de temps de ces derniers varie comme l’inverse du carré des dimensions.
Il existe donc une certaine exclusion mutuelle entre les notions de capacité et de longévité, au moins tant qu’on s’en tient à un principe de fonctionnement donné.