Optisch data opslag E.R.Eliel G.W. t Hooft Inleiding geschiedenis optica van de cd speler elektronica van de cd speler http://molphys.leidenuniv.nl/~eliel/teaching/fmt/fmt.html Philips Optical Storage Literatuur http://www.km.philips.com/laseroptics/ General Info DROM http://www.os.philips.com/cd/cdrom/geninfo/index.html#opti History of of DROM http://www.research.philips.com/pressmedia/background/optrec/index.html How ompact Disk Work http://www.howstuffworks.com/cd.htm Plaat en speler 3 Geschiedenis 4
Trends in video opslag 5 00 0 DVD 0GB DVDROM 4.7GB DVDRM.6 GB DVD RM DROM 650 MB DR MD DRW MO JZ 980 985 990 995 000 005 00 jaar 6 Dichtheid (bits/µm ) Lichtweg van de compact disk beschermende acryle laag ompact disk Diode laser Prisma s Polarizerende deelspiegel stigmatische kwartlambda plaat spiegel 4voudige detector 7 Opslag dichtheid van diverse media DVD 40GB Hard disc ZIP 0. 3D Lichtweg 8
Laser en prisma paar Halfgeleider laser : 0.8 x 3 µm // 30 0 0 0 30 0 Hoek 9 Intensiteit Spot op de plaat in // richting te groot of lichtverlies door afkappen in richting Optische resolutie (pedrotti & pedrotti, 64) θ = min. λ D. λ. λ xmin = fθ min = f = D N θ min Θ d 0 prisma paar p polarisatie d = n.d 0 α d Θ b =tan (n) α = cot (n) Twee prisma s: in één richting vergroting van de bundeldiameter met n Optische plaat 0
Invloed van stof substraat.mm substraat gecorrigeerde Meten door lucht Meten door substraat 3 Focus fout signaal 4 3 Plaat te ver weg V 0 =3(4) 4 3 4 3 Plaat in focus Plaat te dichtbij 5 Focus met astigmatisme B 4 te dichtbij 3 te veraf Focus fout signaal: 34 4 Foucault methode in focus 3 4 te dichtbij Fout signaal: 43 te veraf 6
0µm Spoor volgen met 3 spots B signaal = extra detectoren extra tralie 7 radieel fout signaal Modulatie diepte 0.4µm radiële afstand [µm].6 0.6 8.0µm D als tralie de ste 0 de Evenwijdige bundel ste de a(sin θi sin θo) = mλ ste 0 de ste 9 Spoor volgen Interferentie tussen 0 de orde en ste of ste orde B Volg signaal = B Detector signaal radiële afstand [µm] radiële afstand [µm] radiële afstand [µm] Staphoogte: λ/8 Fase verschil : π/ 0
Schema actuatoren plaat focus radiële positie motor motor lade open/dicht veren elektromagneten motor slede positie Deelspiegel I=0.5 I=0.5 I= I=0.5 I=0.5 ¼ van het licht maar naar de detector ¼ van het licht terug de laser in (extra ruis) 3 loopwerk Polariserende deelspiegel λ/4 plaat λ/4 45 0 as PBS iy λ/4 : 90 0 ~ e iπ/ =i Y l het licht naar de detector Extra λ/4 plaatje coating in deelspiegel Y 4
totale detector signaal hoog frequent signaal langs het spoor oogpatroon 0 : < 30% : > 70% detectie niveau kodering ls er heel veel en of 0en achter elkaar komen dan kan de klok niet teruggewonnen worden. Daarom hooguit en of 0en achter elkaar. ls de en en 0en elkaar te vlug afwisselen kan je makkelijk interferentie tussen de verschillende symbolen krijgen. Daarom minstens 3 en of 0en achter elkaar. EFM (EighttoFourteen Modulation): Van alle digitale getallen van 4 bits zijn er 67 die voldoen aan de (,0) regel, d.w.z minimaal 3 en maximaal. Hiervan worden er 56 = 8 gebruikt. 00000000000 xxx 000 3 extra bits om woorden aan elkaar te plakken 5 7 klok signaal ingang signaal klok signaal fase detector lus filter spanning naar frequentie omzetten De tijdsduur van een hoog of laag signaal moet vergeleken worden met een signaal met een vaste periode. Deze klok wordt uit het ruwe signaal teruggewonnen. HF signaal 3T clk 5T clk 7T clk 3T clk klok 6 D ( bit) D=Digital nalog onverter R R i in R V uit sv R i i = iin = R 0 V s R =0, V = i R = s V Een Opmp probeert de ingangen op dezelfde spanning te houden uit in R 8
R R R 0 R V R D ( bit) V a V b =0 i 0 R i i in s i =0, i V V V sv V a a b R a = = R R R V sv = R R i in a R V sv i = iin = R R sv sv = R R R R V = s s V uit ( ) R a R 9 Bemonsteren s i g n a a l Bemonstertijd: t =.8 µ s Bemonsterfrequentie: F = 44. khz Hoogste audio frequentie: khz Tijd 3 D (nbit) R R R i in R R R R 0 0 i n i i n Vuit = ( ) V n 0 R 0 s s s V R Slechts Opmp en soorten weerstanden lle weerstanden moeten hetzelfde zijn met een nauwkeurigheid van : n 30 N bits N niveaux N nauwkeurigheid Kwantisering Stap grootte: q Stap grootte: q Stap grootte: q Q Q Q afronden q Q q afbreken q Q Niet lineairiteit: ( x y) Q x Q y Q 0 Modulus afbreken q 0 als > 0 Q 0 q als < 0 Q 3
verzadiging m P overloop m P nulstelling m m m m P m m m 3 m m m m m m 3 m Zaagtandvormige overloop 33 van Digitaal naar naloog (D) reset V in R digitaal getal (N) R N NV in t Vuit = Vin dt R = R tijd V uit Vin = V = 0 µ F R = 00 kω Vuit = Nµ V t = µ s 35 D filter in comparator kwantisatie Q t = f 0/ max / D In plaats van signaal met N bits geeft de uitgang M signalen van bit De kwantisator hoeft maar niveau heel nauwkeurig te weten Het filter, de comparator en de D bepalen hoeveel en en 0en 34