Techniklexikon

CD-Player

Compact-Disc-Player, Gerät zum Abspielen von Compact Discs (CDs). Compact Discs sind Polycarbonat-Scheiben von 120 mm Durchmesser und 1,2 mm Dicke mit einer Beschichtung aus Nickel und Aluminium, Silber oder Gold (mit einer äusseren Plastikschicht zum Schutz), auf denen Daten zur Musikwiedergabe in digitaler Form in einer Spur von innen nach aussen gespeichert sind. (Für andere Anwendungen, beispielsweise zur Videowiedergabe und Speicherung von Daten für die Computerindustie, werden optische Discs mit Durchmessern von 64 mm bis 358 mm hergestellt.) Im Vergleich zu den herkömmlichen Speicherverfahren stellen CDs einen grossen Fortschritt in Richtung höherer Speicherkapazität dar. Auf einer CD lassen sich bis ca. 80 min Musik unterbringen. Die Speicherdichte wird grösser, wenn man die Wellenlänge des verwendeten Lichtes (z.Zt. 780 nm) verkleinert. Daher werden grosse Hoffnung in die Entwicklung eines blauen Diodenlasers gesetzt, der eine um den Faktor vier höhere Speicherdichte ermöglichen soll.

Zur Speicherung wird das analoge Tonsignal 44 100 mal pro Sekunde abgetastet (gesampled) und seine momentane Amplitudenhöhe in eine 16 Bit lange Zahl umgewandelt. Diese Daten werden in Form von Vertiefungen (pits) mit unterschiedlichen Abständen in die Kunststoffscheibe eingeprägt.

Zum Auslesen der Daten auf der CD wird ein Diodenlaser der Wellenlänge 780 oder 840 nm eingesetzt, der die mit bis zu 2000 U/min rotierende Scheibe abtastet. Bevor der Laserstrahl auf die CD-Oberfläche auftrifft, wird er durch ein Beugungsgitter in insgesamt drei Teilstrahlen zerlegt. Das Licht des Hauptstrahls wird mit einem Kollimator parallelisiert, durch ein l/4-Plättchen zirkular polarisiert und dann mit einem Objektiv auf die CD-Oberfläche auf etwa ein dreifaches der Pitbreite fokussiert. Hat ein Pit die gleiche Höhe wie die umgebende Oberfläche, so wird das Licht fast vollständig reflektiert; andernfalls kommt es, da die Pits eine Tiefe von l/4 haben, zu einer destruktiven Interferenz, also einer verminderten Intensität des reflektierten Lichtstrahles. Nach dem erneuten Durchgang durch das l/4-Plättchen ist das Licht nun senkrecht zur ursprünglichen Ebene polarisiert, weshalb es am nachfolgenden Polarisationsstrahlteiler vollständig reflektiert wird. Das reflektierte Licht wird von Photodioden registriert, die die gewonnene Intensitätsinformation als elektrische Signale ausgeben. Diese digitalen Daten können weiterverarbeitet und schliesslich durch Digital-Analog-Wandler wieder in ein analoges Signal umgewandelt und über Lautsprecher zu Gehör gebracht werden. Die Photodioden sammeln neben der Intensitätsinformation des Hauptstrahls noch Information aus den beiden Nebenstrahlen, die zur Spurführung verwendet wird.

CD-Player: Optikschema zum Lesen von CDs. 1 Lesefleck, 2 Schutzschicht auf der Platte, 3 Leseobjektive, 4 optisches System für die Wandlung des vom Diodenlaser abgestrahlten Wellenfeldes in ein ebenes Wellenfeld, 5 Prismen, 6 Teilerspiegel, 7 Diodenlaser, J₁ bis J₄ Photodioden.