¿Cómo produce una grabadora de CD o DVD líneas submicrónicas separadas por distancias submicrónicas?

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¿Qué mecanismo (s) se usa para lograr un espaciado submicrónico repetible entre pistas concéntricas en un DVD, CD u otro escritor óptico? Quiero entender el conjunto mínimo de hardware utilizado para lograr esto y poder hacer un plotter submicrónico. El conocimiento teórico es apreciado, pero cualquier conocimiento específico de componentes particulares utilizados en un diseño en particular sería realmente útil. Creo que la respuesta a esta pregunta puede ser "es difícil, y es propietario", ya que este tipo de hardware ha existido durante tanto tiempo, a esta altura debería haber tantos proyectos de código abierto.

Aquí hay una imagen SEM de Ben Krasnow. Es realmente increíble, pero ¿cómo lo hacen?

(1)Realizarunseguimientodelasrotaciones

Elenfoqueylapulsacióndelláserparaproducircaracterísticasdelongituddemicrasasubmicrasalolargodeunacircunferenciarequiereuncontrolmuyprecisodelavelocidaddeldiscoyeltiempodelpulsodelláser(juntoconunenfoqueeconómicodelláserenunpuntosubmicrónico).AsumoqueelcontroldevelocidadselograusandouncodificadorrotatorioyuncontrolPIDmuyestable.Sentadoaundiámetrode2", con un CD girando a 1600 rev / min (26.6 rev / seg), tiene una circunferencia de 2 * pi * 25.4 * 1000 micrones. Eso se mueve a una distancia de ~ 4245171 micrones por segundo, 4245 micrones por milisegundo, 4,2 micrones por microsegundo. Eso significa que necesitamos un pulso de ~ 0,24 microsegundos para un guión de 1 micrón.
(a) ¿Qué tipo de óptica se utiliza para producir el tamaño de punto de 1 micra? (b) ¿Se utiliza un codificador rotatorio para controlar la velocidad del motor? (c) ¿Es difícil producir pulsos de láser de microsegundos?

(2) Seguimiento de la distancia radial

Los codificadores lineales ópticos incrementales con precisión submicrónica están disponibles en compañías como Renishaw , pero estos son muy caros y, que yo sepa, no se encuentran en las grabadoras de CD / DVD. (a) En teoría, un motor paso a paso con suficiente engranaje podría producir pasos submicrométricos, pero ¿cuál es el límite, y puede realmente producir un movimiento submicrométrico? (b) ¿Cómo se mide la distancia, y se mide realmente? (c) ¿Cómo se siguen los pasos en falso de lo que asumo que es un motor paso a paso? Para trazar con seguridad líneas separadas de 1 micra, asumo que se necesita un tamaño de paso de 100 nanómetros o menos. ¿Cómo logran eso?

(3) ¿Control electrónico? ¿Trucos?

Mi conjetura es que para producir tal movimiento controlado y escritura utilizando componentes tan baratos y endebles, hay algoritmos y trucos utilizados para corregir errores en movimiento. Por ejemplo, para medir las distancias radiales del micrómetro entre pistas, se puede usar un sensor fotográfico para medir la distancia desde una característica del ancho conocido delimitada por el punto del láser escrita previamente. Tal vez la luz dispersada se caiga realmente rápido en una raíz inversa del cubo, por lo que se sabe rápidamente por la lectura del fotosensor cuándo detenerse y dibujar una nueva línea radialmente.

    
pregunta user391339

2 respuestas

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Esas fotografías muestran discos producidos en masa que se presionan en un molde para producir las picaduras de cuarto de onda físicas. La máquina que hace el "estampador" (el patrón de metal inverso) es un dispositivo de muy alta precisión. Es económico de usar solo si planea hacer miles de discos idénticos.

Los discos que se pueden escribir en una unidad de consumo utilizan una tecnología muy diferente que involucra tintes o materiales de cambio de fase que alteran su reflectividad en respuesta al láser de escritura. Tales discos tienen una ranura guía moldeada en ellos que se utiliza para guiar el láser de la misma manera que se hace durante la lectura.

En otras palabras, una unidad de consumo NO tiene la capacidad de colocar un punto láser en una ubicación X-Y completamente arbitraria con una precisión inferior a la micra. Solo puede colocarlo en una posición a lo largo de un camino predeterminado.

    
respondido por el Dave Tweed
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¿Qué tipo de óptica se utiliza para producir el tamaño de punto de 1 micra?

Este es solo un tipo de objetivo de microscopio. Por lo general, es asférico reducir las aberraciones, lo que aumentaría el tamaño del punto. El diámetro del punto del haz es \ $ 1.22 \ lambda f / D \ $ whe \ $ \ lambda \ $ es la longitud de onda de la luz, f es la longitud focal del lente y D es el diámetro de la lente (el diámetro realmente usado). \ $ f / D \ $ es apertura numérica.

El enfoque es un problema mayor ya que el ángulo de la luz y el espaciado del disco de la lente se controlan al detectar la luz dispersada por la parte posterior del punto iluminado con un fotodiodo de 4 cuadrantes.

es difícil producir pulsos de láser de microsegundos

El ancho de banda de los pequeños láseres semiconductores baratos es de aproximadamente 100 MHz, los pulsos ópticos cortos no son un problema.

    
respondido por el D Duck

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