Đĩa quang (CD, DVD) là dạng thiết bị lưu trữ dữ liệu tháo lắp sử dụng các tính chất vật lý và năng lượng của ánh sáng cho quá trình ghi và đọc dữ liệu. Trái với một dạng lưu trữ dữ liệu khác cùng loại là đĩa từ thì đĩa quang tuy giới hạn hơn về dung lượng lưu trữ nhưng lại có nhiều ưu điểm về kích thước và giá thành sản xuất, do đó chúng được sử dụng rộng rãi trong thời gian hiện nay.
Vào những năm 1961 và 1969 thì David Paul Gregg đã đăng ký các bằng phát minh sáng chế về đĩa quang (US Patent 3.430.966 và US Patent 4.893.297), từ đó cho đến thời gian gần đây khi mà các đĩa CD và DVD còn sử dụng trên thị trường thì chúng đều sử dụng các bằng sáng chế trên. Những sự phát triển về các thiết bị đọc đĩa quang về sau này chỉ thay đổi phương thức làm việc, còn những nguyên lý cơ bản của đĩa quang vẫn tuân theo các sáng kiến trên.
Đĩa quang, theo đúng như tên gọi của nó, đã sử dụng tính chất quang học để lưu trữ dữ liệu. Khi làm việc với ánh sáng thì chúng không có sự tiếp xúc trực tiếp giữa đầu đọc dữ liệu và bề mặt đĩa, do đó đĩa quang thường là bền nếu như chúng không bị tác động bởi yếu tố môi trường.
Có một nguyên lý về ánh sáng như sau nếu như chúng chiếu vào bề mặt của một vật nào đó: có thể bị hấp thụ hoặc phản xạ lại (một phần hoặc toàn phần đối với cả hai trường hợp). Nếu như có một vật chuyển động thay đổi trạng thái hấp thụ hoặc phản xạ ánh sáng qua một nguồn phát ánh sáng cố định thì chúng ta sẽ đọc được trạng thái phản xạ lại ánh sáng hoặc không phản xạ lại ánh sáng theo đúng tình trạng của vật chuyển động đó. Đĩa quang vận dụng tính chất phản xạ ánh sáng nêu trên để chứa các dữ liệu tại bề mặt đĩa thông qua sự phản xạ/không phản xạ.
Trên đĩa quang có các rãnh theo hình xoắn chôn ốc từ trong ra ngoài theo các track. Trên các track này là các rãnh (land) và các pit mà chúng có thể gây phản xạ lại theo hướng vuông góc với chùm tia tới hoặc phản xạ ít theo phương vuông góc với chùm tia này. Do hệ thống chiếu tia là duy nhất trong một hệ quang học nên các loại ổ đĩa quang (hoặc máy phát đĩa quang) chỉ quan tâm đến hướng vuông góc đối với chùm tia chiếu tới, đây là những tính chất quan trọng trong sự hoạt động của các đĩa quang. Khi đọc dữ liệu trên đĩa quang, một tia tia laser (có công suất thấp) chiếu vào các điểm sáng và tối của chúng để nhận lại ánh sáng phản xạ. Ánh sáng phản xạ này sẽ quay ngược lại nguồn phát ra chúng và bị đổi hướng bởi một hệ lăng kính đến phần đầu đọc để cho kết quả các tín hiệu nhị phân. Như vậy thì hệ thống thiết bị đọc đĩa quang sẽ là một hệ quang học phức tạp nhằm tạo ra tia laser chiếu vào bề mặt đĩa và thu lại tia phản xạ theo phương mà tia laser chiếu đến.
Tại thiết bị cảm nhận tia laser phản xạ lại, một điốt cảm quang sẽ tiếp nhận những ánh sáng rời rạc để biến chúng thành tín hiệu nhị phân, tức là tín hiệu có dạng 1000101001, chúng chứa âm thanh/video hoặc dữ liệu phần mềm máy tính.
3.5.3.1. CDROM (Compact Disk Read Only Memory)
Khác với 2 loại đĩa trước hoạt động bằng phương thức nhiễm từ, CDROM hoạt động bằng phương pháp quang học. Nó được chế tạo bằng vật liệu cứng có tráng chất phản quang trên bề mặt.
Khi ghi đĩa CD, người ta sử dụng tia lazer để chiếu lên bề mặt đĩa tạo ra vùng dữ liệu ứng với giá trị của bit 0 và 1. Do đó , đĩa CDROM chỉ ghi được một lần. Khi đọc ổ đĩa CDROM chiếu tia sáng xuống bệ mặt phản quang và thu tia phản xa, căn cứ vào cường độ tia phản xạ người ta suy ra đó là bit 0 hay bit 1.
CDROM có dương lượng khoảng 650MB – 700MB, có thể di chuyển dễ dàng và giá tương đối rẻ, rất thuận tiện cho việc lưu giữ các chương trình nguồn, phim ảnh… nên hiện nay vẫn còn sử dụng rất rộng rãi.
Để có thể đọc được ổ CDROM cần có một ổ đĩa CDROM được cài đặt đúng vào máy tính. Ổ đĩa CDROM hiện nay có rất nhiều laoị có tốc độ khác nhau như 4x, 8x, 16x, 24x, 32x, 64x… (1x = 150 byte/s). Ổ đĩa CDROM hiện nay được thiết kế theo chuẩn SCSI nhưng nó có bảng mạch chuyển theo chuẩn IDE nên thường được cắm vào khe cắm IDE trên mainboard hoặc gắn đi kèm với đĩa cứng.
3.5.3.2. DVD (Digital Versatile Disc hoặc Digital Video Disc)
Về cấu trúc của ổ đĩa DVD cũng tương tự như ổ CDROM.
DVD có nhiều điểm giống CD: chúng đều có đường kính 12 cm cho loại tiêu chuẩn, hay 8 cm cho loại nhỏ. Nhưng DVD có cách lưu dữ liệu khác, với cách nén dữ liệu và các lớp quang học có khả năng chứa nhiều dữ liệu hơn CD gấp 7 lần hoặc hơn thế nữa. Về cấu trúc phần mềm, DVD cũng khác CD ở chỗ chúng đều chứa hệ tập tin, gọi là UDF, một phiên bản mở rộng của tiêu chuẩn ISO 9660 cho CD chứa dữ liệu.
Sự khác nhau về thuật ngữ DVD thường được mô tả phương pháp dữ liệu được lưu trư trễn đĩa: DVD-ROM có dữ liệu chỉ có thể đọc mà không thể ghi, DVD-R và DVD+R có thể ghi một lần và sau đó có chức năng như DVD-ROM, và DVD-RAM, DVD- RW, or DVD+RW chứa dữ liệu có thể xóa và ghi lại nhiều lần.
DVD-Video và DVD-Audio được dùng để nói đến hai định dạng khác hẳn nhau, một bên là cấu trúc video và một bên là nội dung audio. Các dạng đĩa DVD khác, bao gồm nội dung video, có thể được hiểu như là đĩa DVD-Data. Khái niệm “DVD” thường được sử dụng sai để chỉ các định dạng đĩa quang độ nét cao, như Blu-ray và HD-DVD.
Có nhiều loại định dạng DVD:
-DVD-ROM: Định dạng này thường được sử dụng để lưu phim. Chúng thường được "nén" nghĩa là có tồn tại một ma trận gốc được sử dụng làm khuôn để ghi thông tin và chúng không thể ghi đi ghi lại được.
DVD-R: còn được viết -R (cho recordable: ghi) là định dạng xuất hiện đầu tiên và mục đích ban đầu là để dùng cho việc lưu trũ phim video.
-DVD+R: cũng giống như định dạng -R nhưng ra đời sau và phù hợp hơn -R trong việc lưu trữ dự liệu. Nó cho phép xem phim bất kỳ lúc nào, không cần đĩa phải hoàn chỉnh. Loại đĩa này có những khả năng kỹ thuật tốt hơn -R. Chúng ta không thể thấy sự khác biệt giữa đĩa -R và đĩa +R nếu nhìn bằng mắt thường.
-DVD-RW và DVD+RW: Loại đĩa này giống loại đĩa -R và +R nhưng cho
phép ghi và xóa nhiều lần.