用普通物理实验的方法测量光盘参数

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摘 要：光盘的参数有多个，它们反映了光盘质量的好坏。基于光盘的结构，把光盘抽象成一维光栅，运用反射光栅的原理和He-Ne激光及游标卡尺等测量光盘的道间距，信道长度和反射率。

关键词：光盘；He-Ne激光；道间距；信道长度；反射率

光盘是一种常见的信息载体，从上到下主要分为五层，即基板、记录层、反射层、保护层、印刷层。在量子力显微镜下，能看到光盘的一道道光道，在“光道”上布满了一个个长短不一的“凹坑”，如图一。在反射层的作用下，光盘相当于一种一维反射光栅。由于He-Ne激光有很好的平行性，所以本实验选用He-Ne激光作为单色光源。

一、光盘道间距的测量

（一）实验原理

实验装置如图二，在试验过程中，为了保证激光垂直入射到光盘上，要保证透过挡光板的入射光和经光盘反射后的光在挡光板的小孔处重合。我们都知道，在光盘半径方向的轨道近似平行，在很小的范围内可看作平行光栅，所以当平行光打到这个小范围内时，认为光打到了平行光栅上，此时在坐标标尺上会出现清晰的衍射条纹。实验光路图如图三，入射光线，反射光线PO与z轴重合，0级衍射光线PO，一级衍射光线PA和PA'。

（二）道间距的计算

假设光盘的道间距为d，入射光的波长为λ，根据光栅公式

dsinθ=kλ……（1）

根据公式（4），对于CD类光盘，在这里每种光盘测三组数据，测量结果如下表一，对于DVD光盘，在这里测五组数据，测量结果如表二：

（三）误差分析

根据有关资料，对于CD类光盘，工业标准是TRP1.4-1.7μm；DVD类光盘为0.74μm，与测量数据很好的吻合。在本实验中，主要误差在于长度的测量，在此通过多次测量取平均值的办法来减少误差，从上面两个表格中看出，CD类光盘的不确定度在0.0076左右，DVD光盘的不确定度为0.0040，这都是比较小的不确定度。此外，还可通过增加刻度尺与光盘的距离来减小相对误差。

二、光盘物理道数和信道长度的测量

（一）测量原理

物理道数也就是“光道的数量”，光道存在在信息区中，在实验中发现，当打到光盘上的光从信息区进入非信息区（或从非信息区进入信息区）时，坐标标尺上的衍射光明暗强度有明显的变化。转动螺旋测微器，使入射光线从信息去进入（下转第150页）（上接第145页）非信息区（或非信息区进入信息区），当衍射光的强度有明显的变化时，记下此时螺旋测微器的读数，如图四，依次读出s1、s2、s3三点处的读数s1、s2、s3，则信息区的内外半径之差为：

L=2π[r内+（r内+d）+（r内+2d）+…+（r内+nd）]……（8）

化简得：L=π（2r内+nd）（n+1）……（9）

（二）测量数据

运用2.1原理，测量的结果如表三：

表三 物理道数和信道长度的测量结果

三、光盘反射率的测量

（一）光盘反射率的测量原理和测量数据

从反射率最基本的定义出发，投射到物体上面被反射的辐射能与投射到物体上的总辐射能之比，称为该物体的反射率。所以在实验中，用光电池分别接收入射光和反射光，把光盘反射后的光的光强与入射光的光强之比作为光盘的反射率，实验测得的数据如表四：

（二）误差分析

红皮书中规定，CD的反射率Ref>70%，单层DVD／DVD-R的反射率为45%~85%。可见，本实验所测得的数据有一定的误差，但是从测得的实验数据可以明显看出CD的反射率明显高于DVD光盘，这可以作为鉴别CD和DVD的一个办法。本实验中，反射率的主要误差来源于光源功率的波动、外界光源干扰以及母盘表面粗糙和光电池接收的不完全性。

四、思考方向

光盘表面平整度与散射光强分布相关，本实验装置可以增加设备，通过建立光散射模型，分析光散射能量分布与光盘平整度的关系，从而求出光盘表面的平整度。实验过程中，我们发现除了衍射现象外，在零级光斑的附近还会出现类似牛顿环的光圈，我们猜想，这可能是由于光盘的厚度造成了等倾干涉和入射光在挡光板的小孔处形成了新光源而造成了干涉。

五、结束语

光盘的道间距是重要的机械参数，在国际标准中有明确规定，直接测量较为困难。本实验的装置是用激光器，游标卡尺，数字检流计，光电池等组装而成的，简单易行，经过多次测量，在实验精度范围内，与国际标准很好的符合，从而证明了该实验是正确可行的。但是要得到更加准确的测量结果，需要精确度更高的仪器，这还有待探索。

参考文献:

［1］王凤鹏,岳彦芳,余小李.利用光盘片测定光波波长[J].赣南师范学院学报,2008,(3).

［2］张东玲,贺锋涛,冯晓强,侯洵.高分辨率蓝光光学显微测量系统[J].应用光学,2005,(3).

［3］岳宏达.CD-R/DVDR光盘生产中的反射率测试与控制[J].光盘技术.2004,(2).

［4］吴腾奇.测试DVD、CD-R和CD-W系列[J].电子质量,2005,(1).

［5］马立军.DVD盘片质量测试系统的研究与开发[J].激光与红外.2000,(3).

［6］杨保东,周海涛.光盘道间距及信道轨迹长度的测量[J].大学物理,2007,(5).

［7］程裕霞,裴先登,刘本喜.磁光盘道间距的相对周期测量法[J].华中理工大学学报,2000,(6).