CD представляет собой диск из поликарбоната диаметром 120 мм и толщиной около 1,2 мм, с отверстием диаметром 15 мм в центре. Существует и стандарт на 80-миллиметровые мини-диски. Простейший незаписываемый компакт-диск фабричного производства изготавливается по технологии, во многом напоминающей производство виниловых пластинок. Сначала делается эталонный диск из стекла, рисунок будущих дорожек на котором вытравливается плавиковой кислотой, что очень похоже на изготовление печатных плат. Со стеклянного эталона методом гальванопластики изготавливают никелевые матрицы, с помощью которых путем литья под давлением штампуют копии.
Отдельные биты при этом получаются в виде углублений (pits, часто их по-русски так и называют питами), соответствующих логической единице, и промежутков между ними (иногда их называют выпуклостями - bumps), соответствующих логическому нулю. Расположена дорожка питов на верхней стороне прозрачной подложки из поликарбоната, на которую напылением затем наносят отражающий слой (из алюминия или золота). Длина питов 0,83…3,1 мкм, ширина 0,4 мкм, глубина 0,12…0,2 мкм, расстояние между витками спиральной дорожки 1,6 мкм (часто упоминают, что это примерно в 50 раз меньше толщины человеческого волоса). Отражающий слой сверху покрывают защитным лаком и надпечатывают или наклеивают картинку. Штампованные CD - самые долговечные (особенно "золотые"), считается, что они могут хранить информацию более тридцати лет.
Чуть сложнее устроен однократно перезаписываемый диск CD-R: между прозрачной основой-подложкой и отражающим слоем (для последнего здесь часто используют серебро, как компромисс между недолговечностью алюминия и дороговизной золота) находится специальный информационный слой из вещества, которое под действием нагревания становится непрозрачным. В процессе записи в приводе используют тот же лазер, что и при чтении: его мощность повышают так, чтобы он прогревал нужный участок до достаточной температуры там, где на диске должна записаться логическая единица. Для облегчения формирования дорожки при записи на CD-R в процессе изготовления болванки осуществляется предварительная разметка - рельеф, содержащий метки кадров и биты синхронизации, записанные с пониженной амплитудой и впоследствии перекрываемые записываемым сигналом.
С проигрыванием CD-R (и тем более CD-RW, о которых далее) на бытовых плеерах долгое время возникали проблемы, связанные как с мультисессионным режимом записи (см. врезку), так и с физикой: с меньшей разницей в количестве отраженного света между прозрачными-непрозрачными участками, чем у системы выпуклостей-впадин традиционного штампованного диска. Это происходило потому, что чувствительность фотодатчиков дешевого плеера или привода настраивалась один раз на заводе, на "среднепотолочное" значение контраста отражающего слоя (иногда такие приводы отказывались читать даже штампованные "золотые" диски - из-за меньшего коэффициента отражения золота в сравнении с алюминием). Читающие системы современных плееров "умеют" адаптироваться под нужный контраст, и проблемы эти возникают разве что при использовании совсем уж некачественных болванок.
Разумеется, стойкость CD-R будет меньше, чем у штампованного диска: информация может стираться как при нагревании или при прямом действии солнечных лучей, так и при воздействиях различных химических веществ. Впрочем, все оптические диски имеют слабую стойкость к "химии": агрессивные пары, например, кислот, особенно охотно "пожирают" алюминий, а растворители могут повреждать подложку (поэтому не вздумайте стирать надписи фломастером с поверхности диска жидкостью для снятия лака с ногтей - только чистым бензином или спиртом). И если вы хотите, чтобы данные хранились долго, то храните диски в темноте, удаленными от нагревательных приборов и возможного воздействия химических веществ.
Еще менее стойкими получаются перезаписываемые диски - CD-RW. Это происходит в силу самого принципа их устройства: для изготовления информационного слоя используются вещества, которые под действием нагревания могут менять состояние с кристаллического на аморфное и обратно. Простейшими примерами таких веществ в быту служат мед или густое варенье - в начальном, аморфном, состоянии они прозрачны, а с течением времени в сиропе начинают расти кристаллы, отчего продукт "засахаривается". Мед или варенье можно вернуть в аморфное состояние нагреванием, прокипятив баночку с продуктом на водяной бане. Точно так же "работают" и вещества, используемые в информационном слое CD-RW, только с прозрачностью у них обстоит дело наоборот: в кристаллическом (исходном) состоянии они прозрачны, а под действием интенсивного теплового излучения лазера с последующим быстрым охлаждением мутнеют, переходя в аморфную фазу. При этом для них оказывается необходимой специальная операция стирания, когда пит нагревается (но не так сильно, как при записи), и медленно охлаждается, отчего вещество успевает закристаллизоваться.
Из этого описания видно, что CD-RW должны быть не слишком долговечными. И действительно, для долговременного хранения данных (больше четырех-пяти лет) их не рекомендуется использовать - процессы кристаллизации в информационном слое у них самопроизвольно идут даже в темноте. Процессы эти гарантированно замедляются при охлаждении - но рекомендаций хранить RW-диски в холодильниках, подобно магнитным лентам, я что-то не встречал, видимо потому, что это никому не нужно, для долговечных архивов можно попросту использовать более стойкие CD-R-болванки.
Продолжение следует