光盤道間距及其信道軌跡長度的測量

1、2012-07-19#光#盤#道#間#距#及20其12信-0道7軌-1跡9#長#度#的#2測#0#1量2-07-19#楊保東 ,周海濤( 山西大學 物理系 ,山西 太原 030006)摘要 :基于光盤的結(jié)構(gòu) ,將光盤抽象為一個反射光柵的模型 ,從而測出了光盤的道間距及信道軌跡長度.關鍵詞 :光盤 ;道間距 ;信道 ;反射光柵中圖分類號 :o 4234文獻標識碼 :a稿件編號 :1000 20712 2007 05 20035 202磁光盤的結(jié)構(gòu)如圖 1 所示 ,其信道的物理結(jié)構(gòu)是由槽 臺 槽組成的 ,預刻槽是溝狀的 、沿徑向等間 距向外展開的阿基米德螺旋線 ,臺或槽面的中心是信 息的記錄處 ,

2、盤面上一周的軌跡稱為光盤的一個物理 道. 所謂道間距是指相鄰物理道中心線的徑向間距 , 任一種規(guī)格的光盤的信道間距都有統(tǒng)一標準所規(guī)定 的標稱值和公差 1 . 由于臺或槽面的大小 、道間距不 同 ,故 cd 、vcd 、dvd 等光盤的信息儲存量是不同的 , 光盤的總臺或槽面數(shù)和軌道數(shù)越大 ,它所存儲的信息 量也 就 越 大. 當 前 光 盤 機 普 遍 采 用 的 是 連 續(xù) 跟 蹤 (continuous tracking ) 伺服方式 ,對于跟蹤能力一定的 光盤機而言 ,光盤預刻糟質(zhì)量的好壞 ,將直接影響到 光盤機的伺服 ,進而影響到信號質(zhì)量和訪問速度. 預 刻槽道間距作為光盤信息道的幾何

3、特征 ,其間距在國 際標 準 中 有 明 確 的 規(guī) 定 , 但 對 其 進 行 測 量 非 常 困 難 2 . 本文基于光盤的結(jié)構(gòu) ,將光盤抽象為一個反射光柵模型 ,測出了光盤的道間距及信道軌跡長度.示. 信道起源于中心位置 ,結(jié)束于光盤邊緣. 由于道間距很小很小 ,所以在一定區(qū)域內(nèi)可將光盤磁軌視 為反射光柵 3 ,如圖 3 所示. 測量時利用激光照射光 盤 ,光盤會發(fā)生明顯的光柵衍射現(xiàn)象 ,由反射光柵性 質(zhì)得出光柵常量 ( 即道間距) ,然后求出光盤的軌道數(shù) ,進而可計算出它的信道軌跡長度 .圖 3 反射光柵圖 2 同心圓環(huán)或螺旋曲線1 . 1光盤道間距( 光柵常量) 的測量在光盤沿半徑方

4、向上 ,磁道可以看成是近似平行 的 ,越靠近光盤外側(cè)邊緣其曲率半徑越大 ,因而在小 范圍內(nèi)螺線越接近于平行 ,故可以將小范圍內(nèi)的磁軌 看成是一個平面反射光柵. 當氦氖激光通過物屏的小 孔垂直入射到光盤上邊緣磁道的部分上時 ,會發(fā)生明 顯的衍射現(xiàn)象 ,此時調(diào)節(jié)光盤可使衍射斑點沿刻度尺方向分布 ,如圖 4 所示. 光柵方程為 4 :d sin = k1式中 d 為光柵常量 ,即磁道間距 ;為衍射角 ; 為入射光波長 (這里 = 632 . 8 nm) ; k 為衍射級 . 由圖4 可知圖 1光盤結(jié)構(gòu)圖原理簡述光盤以臺或槽面的形式記錄信息 ,信息軌道呈1atan =(2)b式中 a 表示一級衍射斑點

5、 ( k = 1) 到零級衍射斑阿基米德 螺 線 形 排 列 , 可 看 成 同 心 圓 環(huán) , 如 圖 2 所2012-07-19#2012-0點7-的1距9離#, b#表#示#零#級#2衍#0射#1斑2點-0到7光-盤1的9垂#直#距#離#. #根據(jù)式 (1) 和式 (2) 就可以求出磁道間距根據(jù)式 (1) 、(2) 、(3) 、(5) 得 :d = 11547 md .591146 - 221541mm = 21366 104n =11547 ml = 61072 km根據(jù)有關資料可知 , cd 盤的道間距為 116 m左右 2 ,這與本實驗測得的數(shù)據(jù)基本一致 .圖 4 實驗裝置圖1 .

6、 2測量光盤的物理道數(shù)目對于環(huán)形區(qū)域的內(nèi)外半徑可以用讀數(shù)顯微鏡測 出 ,設其內(nèi)半徑為 r1 ,外半徑為 r2 ,則其沿徑向的長度為 l = r2 - r1 ,所以光盤上總的物理道數(shù)目為結(jié)束語我們在實驗教學中將本題目作為設計性實驗開 設 ,收到良好的效果 . 由于該實驗與日常生活密切相 關 ,又包含了一定的物理知識 ,所以引起了學生極大 的興趣. 通過此實驗 ,不僅培養(yǎng)了學生查閱資料 、應 用知識 、動腦動手的能力 ,同時也提供了一種簡單測 量光盤道間距的方法 ,因而是一個很好的大學物理設計性實驗.3n = l3d1 . 3光盤信道軌跡長度的計算l = 2 r1 +r1 + d +r1 + 2

7、d+ +r1 + nd4參考文獻 :化簡得l = 2 r1 + n dn + 15程裕霞 ,裴先登 ,劉本喜 . 磁光盤道間距的相對周期測量法 j . 華中理工大學學報 ,2000 ,28 (6) :86288 . 王海衛(wèi) ,裴先登 . 一種直接測量光盤道間距的方法 j . 激光與紅外 ,2000 ,30 (2) :1152116 .虞仲博 ,武少文 . cd 片訊號軌跡長度的測量 j . 山西 大學學報 (自然科學版) ,1999 ,22 (3) :2402242 .姚啟鈞 . 光學教程 m . 北京 : 高等教育出版社 , 1990 :1272134 . 1 數(shù)據(jù)記錄及處理測量數(shù)據(jù)見表 1

8、 .2 2 表 1 3 acm bcm / () r 1mm r 2mm 1 次2 次3 次 平均值5 . 836 . 738 . 0613 . 0015 . 0018 . 0024 . 1524 . 1624 . 1224 . 1422 . 53622 . 54822 . 54022 . 54159 . 12459 . 13759 . 17859 . 146 4 mea surement oftrack pitch of the opt ical diskand signal trace lengthyan g bao2do ng , zho u hai2tao(depart ment of

9、 physics , shanxi u niversity , taiyuan 030006 , china)abstract : fro m st ruct ure of op tical disk , it s signal t race can be viewed as a reflectio n grating , so t rack pitchof op tical disk and t he lengt h of t he signal t race o n a cd can be measured.key words :op tical disk ; t rack pitch ; signal t race ; reflectio n gratingyour request could not be processed because of a configuration error: could not connect to ldap server.for assistance, contact your network support team