Задание 3. Определение размеров линзы считывающей головки привода CD ROM

На основе серии, проведенных в Задании 1, измерений по формуле (6) определить среднее значение угловой дисперсии D оптического диска.

По полученной угловой дисперсии D определить угол дифракции в 1 и 2 порядках для набора (930 нм, 1100 нм и 1240 нм) длин волн излучения полупроводникового ИК-лазера.

Исходя из найденных углов дифракции и ориентируясь на геометрию эксперимента (рис.5), рассчитать максимальный радиус входной линзы R_л считывающей головки устройства для чтения компакт-дисков при указанных длинах волн излучения полупроводниковых лазеров.

Оценить возможность использования одной линзы для всех указанных длин волн. Определить диаметр такой линзы.

Принять, что линза располагается на расстоянии L = 5 мм от поверхности оптического диска и в неё должны попадать только лучи первого порядка дифракции.

Задание 4. Оценка максимально допустимой плотности записи информации с ИК лазерами

Поскольку линейные размеры пикселя на оптическом диске должны быть не меньше разрешающей способности линзы , определяемой формулой (5), то появляется возможность оценки минимально допустимого размера (радиуса) линзы, способной работать в считывающем устройстве CD ROM. Для этого достаточно считать d = .

Приняв фокусное расстояние линзы F=5 мм, для полученного в Задании 3 значения радиуса линзы по формуле (4 и 5) определите максимально возможную плотность записи W_max на длинах волн ИК диапазона, приведенных в Задании 3.

Сравните расчетные значения плотности записи с полученными экспериментально.

Оцените максимальное количество информации (в Мбайт), которое может быть записано на стандартном 5-ти дюймовом компакт-диске при рассчитанной плотности записи.

Содержание отчета

1. Схема и описание работы экспериментальной установки.

2. Результаты сделанных измерений.

3. Обработка погрешностей измерений.

4. Результаты расчетов и графики.

5. Анализ полученных результатов и выводы, сделанные на их основе.

6. Ответы на теоретические вопросы по теме лабораторной работы в письменной форме (вопросы следует получить у преподавателя).

Контрольные вопросы

1. В чём заключается явление дифракции света? Какие условия являются необходимыми для наблюдения дифракции?

2. Чем обусловлено конечное значение разрешающей способности линзы?

3. Объясните принципы записи информации на компакт-дисках.

4. Опишите методику определения информационной ёмкости оптического компакт-диска.

5. Как изменится методика проведения измерений при не нормальном (не перпендикулярном) падении зондирующего лазерного луча на оптический компакт-диск?

6. Почему плотность записи информации на компакт-дисках зависит от длины волны используемого лазера?

7. Как устроена считывающая головка привода CD ROM? Чем лимитированы размеры её оптических элементов?