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Wie funktioniert eine CD?

Wiedergabe einer CD

Gelesen wird die CD von der Unterseite her. Ein Laserstrahl tastet die Datenspur durch die Polycarbonatschicht hindurch ab. Er "sieht" dabei die Pits nicht als Vertiefungen, sondern als Buckel ("Bump").

Abb.1

Als Laserquelle wird typischerweise eine AlGaAs-Laserdiode mit einer Wellenlänge von 780 nm (Nahes Infrarot) eingesetzt. In Polycarbonat, das einen Brechungsindex von n = 1,55 aufweist, verändert sich die Wellenlänge um den Faktor 1,55 auf etwa 500 nm - die Wellenlänge von grünem Licht.

Abb.2
Datenspur einer Read Only CD

Die Höhe der Buckel beträgt mit 125 nm ein Viertel der Wellenlänge im Inneren der Polycarbonatschicht. Licht, das nicht auf einen Buckel, sondern auf die Grundfläche ("Land") trifft, wandert ¼ + ¼ = ½ der Wellenlänge weiter als Licht, das auf die Oberseite eines Buckels trifft. Dieser Phasenunterschied von genau einer halben Wellenlänge führt dazu, dass die reflektierten Wellen von Bump und Land negativ interferieren und ausgelöscht werden. Licht, das auf einen Buckel trifft, wird also nicht reflektiert.

Die dabei entstehenden Hell-Dunkel-Signale werden von einem opto-elektronischen Sensor aufgefangen. Die reflektierenden Abschnitte erzeugen eine binäre 1, die nicht reflektierenden eine binäre 0. Dieser Code wird z.B. bei Audio-CDs in analoge Tonsignale umgewandelt und verstärkt.

Wichtig ist dabei, dass der Laser genau auf die Spur fokussiert wird. Beim Ablesen muss der Strahl kontinuierlich nach außen bewegt werden. Je weiter er sich vom Zentrum entfernt, desto schneller fliegen die Buckel vorbei, da ihre Geschwindigkeit dem Radius proportional ist. Der Motor, der die CD rotieren lässt, muss also die Geschwindigkeit umso mehr vermindern, je weiter der Laserstrahl nach außen vordringt.

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