Раздел: Документация
0 ... 13 14 15 16 17 18 19 ... 117 Основной луч используется для считывания информации с CD. Два боковых (вспомогательных) луча первого порядка используются для системы отслеживания дорожки записи. Боковые лучи более высоких порядков не используются. Три луча попадают на поляризационный расщепитель, преломляются им и направляются на зеркальную призму. Преломленные боковой гранью зеркальной призмы, три луча фокусируются линзой объектива на поверхности компакт-диска. Линза объектива смонтирована на подвижной платформе, позволяющей ей перемещаться в вертикальной и горизонтальной плоскостях, т.е. для фокусировки и отслеживания дорожки записи. Отраженные от поверхности диска лучи проходят этот путь в обратном порядке: линза объектива, боковая грань зеркальной призмы, поляризационный расщепитель. Поляризационный расщепитель направляет отраженные лучи на цилиндрическую линзу, тем самым отделяя их от лучей на выходе дифракционной решетки. Пройдя цилиндрическую линзу, основной луч, модулированный питами, и два боковых попадают на фотоприемник. Фотоприемник в данном оптическом блоке состоит из четырех основных фотодиодов: А, В, С, D — и двух вспомогательных: Е и F. С помощью системы привода оптический преобразователь перемещается в пределах зоны записи от центра диска к его краю. Из-за вертикальных биений диска система фокусировки постоянно перемещает линзу объектива вверх-вниз, чтобы серим пит были в фокусе. Система отслеживания дорожки записи управляет перемещением линзы объектива в горизонтальной плоскости. Данная конструкция, в которой используются три луча, на сегодняшний день является самой распространенной и называется трехлучевой (3 beam mechanism). 3.2. Лазерный диод Лазерный диод представляет собой полупроводниковый оптический квантовый генератор с длиной излучаемой волны 0,78 мкм и выходной мощностью излучения 0,25...4,5 мВт. Известно, что атомы вещества состоят из ядра и вращающихся вокруг него по определенным орбитам электронов. Электроны, которые движутся по разным орбитам, обладают разной энергией, т.е. находятся на разных энергетических уровнях (рис. 3.3, а). Уровень с наименьшей энергией электронов определен как основной энергетический уровень. Электроны, обладающие большей энергией, расположены на более высоких энергетических уровнях, и о них принято говорить, что они находятся в возбужденном состоянии. В состоянии теплового равновесия большинство электронов находятся на нижних уровнях (рис. 3.3, б). Переход электрона с одного энергетического уровня на другой сопровождается излучением или поглощением кванта энергии (фотона). Такой переход, при котором излучается или поглощается электромагнитная энергия, называется оптическим. При переходе электрона с более высокого энергетического уровня Е2 на более низкий Е (рис. 3.3, в) происходит излучение кванта энергии с длиной волны: ,W С (E2-El)/h где: С — скорость света; h — постоянная Планка; Е2 — энергия до перехода; Е — энергия после перехода. При переходе электрона с низкого энергетического уровня на последующий, более высокий, происходит поглощение кванта энергии (рис. 3.3, г). При тепловом равновесии подобные переходы могут происходить спонтанно, возбуждение сбалансировано спонтанной эмиссией. Свет, сгенерированный при таких условиях, называется некогерентным. Излучение светодиода принадлежит этой категории света. С помощью внешнего возбуждения (светом, электромагнитным излучением соответствующей частоты) можно значительно повысить количество электронов на верхних энергетических уровнях. Состояние квантовой системы, при котором количество электронов в возбужденном состоянии превосходит количество электронов на нижестоящих орбитах, называется инверсным состоянием. Инверсное состояние довольно неустойчиво. Вероятность перехода электрона с выделением кванта энергии значительно повышается. Если на возбужденный электрон воздействовать внешним фотоном с энергией, равной разности энергий верхнего и нижнего уровней, то произойдет взаимодействие, которое приведет к вынужденному переходу электрона на более низкий энергетический уровень. При этом излучается фотон, совпадающий с фотоном, стимулирующим переход. Они имеют одинаковую частоту, фазу и направление распространения. В результате, излучение как бы усиливается (рис. 3.3, д). Излучение, сгенерированное с помощью вынужденной (стимулированной) эмиссии, является когерентным.  2 а)б) в)  Д) Рис. 3.3. Энергетические уровни и процесс перехода электрона: а — распределение электронов по орбитам; б — состояние теплового равновесия; в — излучение кванта энергии; г — поглощение кванта энергии; д — вынужденная эмиссия Энергия, с помощью которой осуществляется перевод квантовой системы в инверсное состояние, называется энергией накачки. Среда, в которой может быть получено инверсное состояние, называется активной средой лазера. В полупроводниковых лазерах активная среда создается в объеме электронно-дырочного перехода при возбуждении током накачки, текущем в прямом направлении, за счет инжекции в область перехода неравновесных носителей заряда: электронов проводимости и дырок. В активном слое лазера, помещенного в оптический резонатор (образованный, например, плоскими параллельными друг другу зеркалами), за счет усиления при многократных проходах излучения между зеркалами, формируется когерентный пучок лазерного излучения (0,25...4,5 мВт), направленный перпендикулярно плоскости зеркал. Лазерное излучение выводится из резонатора через одно из зеркал, которое делают частично прозрачным. Функции зеркал выполняют грани кристалла, на которые наносится методом вакуумного напыления специальное покрытие. Готовый активный элемент помещают в герметичный корпус с окном, прозрачным для излучения. Этот герметичный корпус может помещаться в другой: разборной и более массивный. Массивный корпус выполняет функцию теплоотвода. На прозрачном окне такого корпуса методом напыления может быть нанесена дифракционная решетка. При малом значении тока накачки излучение имеет некогерентный характер. При достижении тока накачки некоторого порогового значения (рис. 3.4) мощность излучения резко возрастает и начинается лазерная генерация. Для стабильного когерентного излучения необходимо, чтобы величина тока накачки была больше порогового тока, при котором начинается генерация. Ток лазерного диода, при котором генерация стабильна, называется рабочим током и его значение лежит в пределах 30... 100 мА. На оптических блоках серии K.SS величина номинального рабочего тока конкретного лазерного диода указана на этикетке рядом с названием модели. Его величина в миллиамперах равна последнему трехзначному числу, деленному на 10. Для наглядности на рис. 3.5 приведен пример этикетки оптического блока KSS213B. Номинальный рабочий ток установленного в данном блоке лазерного диода равен 474 : 10 = 47,4 мА. Метод его измерения будет описан ниже в разделе 4.1. Оптическая мощность обладает отрицательной температурной зависимостью. Это означает, что при повышении температуры кристалла, будет происходить понижение мощности излучения. На рис. 3.6 показана графическая зависимость мощности излучения от рабочего тока при различных температурах кристалла. Ризл 7  ПОРРАБПР Рис. 3.4. Зависимость выходной мощности от тока накачки KSS213B 19638 KN474 Рис. 3.5. Этикетка с указанием рабочего тока лазерного диода
10 20 30 40 50 l„ Рис. 3.6. Зависимость выходной мощности от рабочего тока при различных температурах кристалла 0 ... 13 14 15 16 17 18 19 ... 117
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
