36163

Физические характеристики, позволившие получить высокую информационную емкость диска BluRay

Реферат

Коммуникация, связь, радиоэлектроника и цифровые приборы

Минимальный диаметр b светового пятна в точке фокуса прямо пропорционален длине волны излучения лазера и обратно пропорционален числовой апертуре объектива: где с – коэффициент величина которого зависит от уровня световой энергии по которому измеряется диаметр пятна. Сравнительные размеры светового пятна по уровню первого темного кольца Эйри для излучения с длиной волны 780 нм CD 650 нм DVD и 405 нм BluRay приведены на рис. Площадь же светового пятна как известно прямо пропорциональна квадрату его радиуса S = πr2 или диаметра S =...

Русский

2013-09-21

90 KB

5 чел.

Физические характеристики, позволившие получить высокую информационную емкость диска BluRay

Основными элементами, которые позволили более чем в 5 раз увеличить емкость диска BluRay в сравнении с его непосредственным предшественником – диском DVD, являются новый полупроводниковый лазер на основе нитрида галлия GaN (вместо лазера на основе арсенида галлия GaAs, который использовался как в формате DVD, так и в формате CD), излучающий синий свет с длиной  волны λ = 405 нм, и  фокусирующий объектив с числовой апертурой NA = 0,85.

Числовая апертура NA (Numerical Aperture) объектива определяется выражением

NA = n sinθ,             

где n – показатель преломления среды, в которой распространяется свет;

θ – угол, под которым виден радиус входного зрачка объектива из точки пересечения его оптической оси с фокальной плоскостью (рис.1.2).

Показатель преломления воздушной среды n = 1, поэтому в воздухе

NA = sin θ.          

Величина угла α = 2θ, под которым виден диаметр входного зрачка объектива из той же точки, называется угловой апертурой.

Длина волны синего лазера в системе BD – 405 нм, что, очевидно, значительно меньше длины волны красного лазера, используемого в DVD – 650 нм. Числовая апертура объектива в формате BD (NA = 0,85), наоборот, больше, чем в формате DVD (NA = 0,6). Минимальный диаметр b светового пятна в точке фокуса прямо пропорционален длине волны излучения лазера и обратно пропорционален числовой апертуре объектива:

где с – коэффициент, величина которого зависит от уровня световой энергии, по которому измеряется диаметр пятна.

Распределение энергии в лазерном пучке описывается функцией Гаусса, а измерение диаметра пучка может производиться по уровню 0,5, по уровню 0,7 или по уровню первого темного кольца Эйри. Чаще всего используют оценку по уровню первого темного кольца картины Эйри, в пределах которого сосредоточена практически вся энергия света (с = 1,22), или по уровню 0,5 (с = 0,61). Сравнительные размеры светового пятна по уровню первого темного кольца Эйри для излучения с длиной волны 780 нм (CD), 650 нм (DVD) и 405 нм (BluRay) приведены на рис. 1.3.

Площадь же светового пятна, как известно, прямо пропорциональна квадрату его радиуса (S = πr2) или диаметра (S = πd2/4).

Квадрат длины волны излучения синего лазера меньше квадрата длины волны излучения красного лазера примерно в 2,6 раза (6502/4052 ≈ 2,6), следовательно, уменьшение длины волны излучения лазера приводит к уменьшению площади светового пятна примерно в 2,6 раза.

Квадрат апертуры объектива в формате BD больше квадрата апертуры объектива в формате DVD примерно в 2 раза (0,852/0,62 ≈ 2), следовательно, увеличение апертуры объектива приводит к уменьшению площади светового пятна еще в 2 раза. Общее уменьшение площади светового пятна составит, таким образом, величину 5,2 (рис. 1.4). Это позволяет уменьшить как ширину дорожек записи, так и расстояние между ними (шаг дорожек на дисках формата BD составляет величину 0,32 нм против 0,74 на дисках формата DVD).

Уменьшение площади светового пятна более чем в 5 раз определяет увеличение информационной емкости диска BD в сравнении с диском DVD также более чем в 5 раз (25 Гб у диска BD против 4,7 у диска DVD).


α

θ

Входной зрачок объектива

окальная плоскость

Оптическая ось

α = 2θ – угловая апертура

NA = n sinθ – числовая апертура

Рис.1.2. К понятиям числовой и угловой апертуры

Рис. 1.3. Сравнительные размеры светового пятна для различных длин волн  лазерного излучения

Толщина защитного слоя

Площадь светового пятна

Числовая апертура NA

Длина волны излучения лазера λ

650 нм

405 нм

0,6 мм

0,1 мм

1,2 мм

1,2 мм

Рис. 1.4. Параметры, обеспечивающие повышение плотности записи на диске BD в сравнении с плотностью записи на DVD


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

71191. Создание трехмерной модели в программе SolidWorks 531.5 KB
  Цель: Изучить основные приемы создания трехмерных моделей в пакете программ SolidWorks. После занятия студент должен: Знать: Методику создания трехмерных моделей. Уметь: Создать трехмерные модели различными методами.
71192. Построение твердых тел сложной конфигурации в пакете программ SolidWorks 1.63 MB
  Цель: Изучить основные приемы построения твердых тел сложной конфигурации в пакете программ SolidWorks. После занятия студент должен: Знать: Методику построение твердых тел сложной конфигурации в пакете программ SolidWorks.
71193. Формирование чертежа в пакете программ SolidWorks 319 KB
  Цель: Изучить основные правила создания чертежей в пакете программ SolidWorks. После занятия студент должен: Знать: Правила создания чертежей в пакете программ SolidWorks. Уметь: Создать чертеж в пакете программ SolidWorks.
71194. Создание деталей из листового материала в пакете программ Solid-Works 597 KB
  Цель: Изучить основные процедуры создания деталей из листового материала в пакете программ SolidWorks. После занятия студент должен: Знать: Процедуры создания деталей из листового материала в пакете программ SolidWorks.
71195. Создание сборок в пакете программ SolidWorks 303 KB
  Цель: Изучить основные процедуры создания сборок в пакете программ SolidWorks. После занятия студент должен: Знать: Процедуры создания сборок в пакете программ SolidWorks. Уметь: Создать сборку в пакете программ SolidWorks.
71196. Работа с литейными формами в пакете программ SolidWorks 326 KB
  Цель: Изучить основные приемы работы с литейными формами в пакете программ SolidWorks. После занятия студент должен: Знать: Основные приемы работы с литейными формами в пакете программ SolidWorks. Уметь: Создать литейную форму в пакете программ SolidWorks.
71197. Создание поверхностей и деталей на их основе в пакете программ SolidWorks 746 KB
  Цель: Изучить основные методы создания поверхностей и деталей на их основе в пакете программ SolidWorks. После занятия студент должен: Знать: Основные методы создания поверхностей и деталей на их основе в пакете программ SolidWorks.
71198. Прочностные расчеты деталей в приложениях COSMOSXpress и COSMOSWorks 411.5 KB
  Цель: Изучить основные методы выполнения прочностных расчетов деталей в приложениях COSMOSXpress и COSMOSWorks. После занятия студент должен: Знать: Основные методы выполнения прочностных расчетов деталей в приложениях COSMOSXpress и COSMOSWorks.
71199. Создание различных конфигураций деталей в пакете программ SolidWorks 639 KB
  Уметь: Создавать различные конфигурации деталей в пакете программ SolidWorks. 482491 рассмотреть суть таких вопросов: 1 создание конфигурации вручную; 2 создание конфигурации с помощью таблиц параметров; 3 основные сведения о конфигурациях; б занести в отчет такие данные...