Теория метода измерения плотности записи

Структуру оптического диска, который предназначен для записи и хранения информации в цифровом виде, можно представить как плоскую отражательную дифракционную решётку, состоящую из концентрических штрихов, образованных цепочками пикселей.

Чтобы считать записанную на компакт-диске информацию необходимо сфокусировать лазерный луч в пятно, соизмеримое с размерами пикселя. А вот если использовать пучок диаметром в несколько десятков или сотен пикселей, то можно получить интегральную по сечению пучка информацию о размерах самих пикселей.

Существующая на компакт-диске дифракционная решётка, имея малый период, обладает достаточно высокой дифракционной эффективностью.

Под дифракционной эффективностью понимается
отношение интенсивности излучения,
дифрагированного в первом и высших порядках,
к интенсивности излучения, падающего на решётку.

Для положения главных максимумов этой решётки в общем случае можно записать следующее:

k  = d(sin + sin), (1)

где

 — длина волны;

d — период решётки;

 — угол дифракции;

 — угол падения луча на решётку.

Известно, что угловая D дисперсия это первая производная угла дифракции по длине волны, то есть, дифференцируя уравнение (1), получаем

D = k/(d · cos). (2)

При малых изменениях углов угловая дисперсия D дифракционной решётки, в пределах одного порядка дифракции, будет величиной постоянной.

Из формулы (1) видно, что определение постоянной решетки дает возможность определить характерный геометрический параметр плотности записи информации на оптическом диске, поскольку постоянная решётки d как раз и является параметром площади пикселя – элементарного участка записи информации на диске.

По определению, d — это расстояние между центрами штрихов дифракционной решётки или суммарная ширина пикселя и промежутка между дорожками из пикселей. То есть ширина каждого пикселя может быть принята равной d/2. Если же считать, что длина 1 пикселя равна его ширине, то на площади

будет записан 1 бит информации.

Таким образом, величина

представляет собой плотность записи информации или просто плотность информации. Для удобства использования параметр плотности информации W рассчитывается из расчета количества битов на 1 мм². То есть [W] = бит/мм².

Отсюда следует, что зная общую площадь S_data, занятую информацией на диске, по формуле

можно определить информационную емкость К_data оптического диска в битах.