Диск формата CD-R (болванка)

Все болванки устроены по одному принципу, заключающемуся в том, что луч записывающего лазера меняет оптические свойства регистрирующей среды. Стандартная конструкция такого диска изображена на рисунке ниже.

Поликарбонатный диск имеет направляющую спиральную дорожку для удержания луча лазера на треке при записи и считывании информации. Между отражающим покрытием и поликарбонатом расположен регистрирующий слой. Отражающее покрытие делают обычно из серебра, его сплава или золота. Затем наносится защитный слой фотополимерного лака, после чего — лейбл.

Первыми компаниями, которые начали выпуск болванок CD-R (Compact Disc Recordable), были «Taiyo Yuden», «Kodak», «Maxell» и «TDK». С тех пор стандарт CD-R подвергался дальнейшему развитию для обеспечения всё больших скоростей записи, и в настоящее время максимально возможная скорость записи CD-R равна 52х, т. е. в 52 раза больше, чем та, которая определена в стандарте «Оранжевой Книги» (1х = 150 КБ/с). Эти доработки заключаются, в основном, в новых материалах для записывающего слоя, лучшей геометрии дорожки и технологии нанесения записывающего слоя. Низкоскоростная запись 1х используется до сих пор для записи особых аудио CD-R, т. к. записывающие деки на компакт-дисках были стандартизованы именно на эту скорость.
Чистый CD-R не является полностью пустым на нём служебная дорожка с сервометками ATIP (Absolute Timp In Pregroove)- абсолютное время в служебной дорожке). Она нужна системе слежения для удержания луча лазера при записи на дорожке и для слежения постоянной скорости записи (т. е. следит чтобы длина пита была постоянной). Помимо функций синхронизации содержит информацию об изготовителе этого диска, сведения о материале записывающего слоя, длине дорожки для записи и т д. Служебная дорожка не разрушается при записи данных на диск, и многие системы защиты от копирования используют её для того, чтобы отличить оригинал от копии.
Всё отличие имеющихся на данный момент CD-R (а как мы потом увидим — и CD-RW) заключается в материале регистрационного слоя.
Используют три основных типа записывающего слоя для CD-R:

Цианин (англ. Cyanine) — цианиновый краситель, обладает сине-зелёным цветом «морской волны». Этот материал использовали в самых первых «болванках» CD-R, он запатентован фирмой «Taiyo Yuden». Этот краситель химически нестоек, что является причиной короткого срока гарантированного хранения записанной информации. Краситель может выцвести за несколько лет. Хотя многие производители используют до-полнительные химические добавки для увеличения стабильности цианина, такие диски не рекомендуется использовать в целях резервного копирования и долговременного хранения архивных данных.
Azo — металлизированный азо-краситель, имеет тёмно-синий цвет. Его формула запатентована фирмой «Mitsubishi Chemicals». Этот краситель химически стоек, и его способность хранить информацию исчисляется десятилетиями (сами фирмы пишут о 100 годах).
Фталоцианин (англ. Phthalocyanine) — более поздняя разработка активного записываемого слоя. Фталоцианин практически бесцветен, с бледным оттенком салатного или золотистого цвета, из-за чего диски на основе фталоцианинового активного слоя часто называют «золотыми». Фталоцианин — более современная разработка. Диски на основе этого активного слоя менее чувствительны к солнечному свету и ультра-фиолетовому излучению, что способствует увеличению долговечности записанной информации и несколько более надёжному хранению в не-благоприятных условиях (фирмы заявляют о сотнях лет).

Вместо печати питов в виде физических углублений в материале «болванки», как в случае CD, при записи CD-R данные записывают диск лучом лазера повышенной мощности. Луч записывающего лазера скользит по спиральной дорожке, имеющейся на болванке, и в нужных местах «включается», чтобы физически прожечь органический краситель запи сыва-ющего слоя. Когда краситель нагревается выше определенной температуры, он разрушается и темнеет, изменяя отражающую способность прожжённой зоны.

Таким образом, при записи, управляя мощностью лазера, на записывающем слое получают чередование тёмных и светлых пятен, которые при чтении интерпретируются как питы.
При чтении лазер имеет значительно меньшую мощность, чем при записи, и не разрушает краситель записывающего слоя. Луч лазера от отражающего слоя попадает на фотодиод, а если ему на пути встречается тёмный (прожжённый) участок, то фотодиод регистрирует сильное ослабление светового потока. Таким образом, при вращении диска мы получаем на считывающем устройстве сигнал, воспринимаемый как последовательность единиц и нулей.
Прожигание записывающего слоя является необратимым химическим процессом, т. е. однократным. Поэтому записанную на CD-R информацию нельзя стереть, в отличие от CD-RW. CD-R, однако, можно записывать по частям, которые называют сессиями.