Disques optiques et diffraction

La capacité de stockage des disques optiques est limitée par les phénomènes de diffraction. Pour augmenter cette capacité, il convient de diminuer le diamètre d du faisceau laser qui vient lire le disque. Ce diamètre dépend de la longueur d'onde λ de la radiation et de l'ouverture numérique (ON) qui caractérise le système optique, selon la loi :

$d=\mathrm{1,22}\times \frac{\lambda }{\text{ON}}$.

Les données sont gravées sur le disque sur une piste en forme de spirale, entre les rayons Rmin = 20 mm et Rmax = 60 mm. Cette piste part de l'intérieur du disque, à partir d'un rayon Rmin, en progressant vers l'extérieur jusqu'à un rayon Rmax. À chaque tour, la spirale se décale d'une distance e, nommée pas de la spirale. Sur la vue microscopique ci-dessus, c'est la distance constante entre deux « rangées » consécutives.

La longueur L de la spirale est obtenue par la relation approchée :

$L\approx \frac{\text{π}}{e}\left(R_{\text{max}}^2-R_{\text{min}}^2\right).$

Caractéristiques des différents disques optiques

Données

$•\text{ 1,22}\times \frac{\mathrm{7,8}}{\mathrm{4,5}}=\mathrm{2,1}$   $•\text{ 1,22}\times \frac{\mathrm{4,5}}{\mathrm{7,8}}=\text{0,70 }$  $•\text{ 1,22}\times \frac{\mathrm{6,5}}{\mathrm{6,0}}=\mathrm{1,3}$ 

$•\text{ 1,22}\times \frac{\mathrm{8,5}}{\mathrm{4,05}}=\text{2,6 }$  $•\text{ 1,22}\times \frac{\mathrm{6,0}}{\mathrm{6,5}}=\mathrm{1,1}$   $•\text{ 1,22}\times \frac{\mathrm{4,05}}{\mathrm{8,5}}=\mathrm{0,58}.$

▶ Pour chaque affirmation, indiquez si elle est vraie ou fausse.

a) Le phénomène de diffraction se manifeste si le diamètre de l'ouverture du laser est supérieur à la longueur d'onde de la radiation.

b) Le diamètre du faisceau laser du Blu-ray est environ égal à 0,58 μm.

c) Quel que soit le format du disque utilisé, le faisceau n'éclaire qu'une seule ligne à la fois.

d) La différence de longueur de piste entre celle du Blu-ray et celle du CD est environ égale à 25 km.