presis/revealjs/laser/handout.tex

\documentclass[
 parskip=half*,
 DIV=16,
 paper=a4,
]{scrartcl}

\RedeclareSectionCommands[
  beforeskip=-.5\baselineskip,
  afterskip=.25\baselineskip
]{section,subsection}

\usepackage[ngerman]{babel}

\usepackage{fontspec}
\setromanfont{Georgia}
\setsansfont{Fira Sans}
\setmonofont{Iosevka sbruder}
\renewcommand*{\familydefault}{\sfdefault}

\usepackage{enumitem}
\setlist{noitemsep, topsep=0pt, parsep=0pt, partopsep=0pt, leftmargin=5mm} % more compact

\usepackage[unicode, hidelinks]{hyperref}

\pagenumbering{gobble}

\title{\vspace{-2em}Laser in optischen Laufwerken}
\author{Jacob Assel, Simon Bruder, Eric Doberstein}
\date{20.03.2019\vspace{-1em}}

\begin{document}
 \maketitle

 \section*{Einführung}

 Laser ist eine Abkürzung für \textbf{L}ight \textbf{A}mplification by
 \textbf{S}timulated \textbf{E}mission of \textbf{R}adiation
 (Lichtverstärkung durch angeregte Abgabe von Strahlung). Angeregt bedeutet in
 diesem Fall, dass das Atom, das die Strahlung abgibt sich nicht im
 Grundzustand befindet.

 \subsection*{Laserdiode}

 Im einfachsten Fall ist eine Laserdiode so aufgebaut, dass zwischen zwei
 Halbleitern (p- und n-dotiert) aus z.\,B. Galliumarsenid oder Indiumphoshpid
 sich die aktive Region befindet, in der die Elektronen und Löcher
 rekombinieren. Bei der Rekombination wird Strahlung in der Form von Photonen
 frei, die als Laserstrahl sichtbar wird.

 \section*{Anwendungen}

 \begin{minipage}[t]{0.19\textwidth}
  \textbf{Fertigungstechnik}
  \begin{itemize}
   \item{Lasercutter}
   \item{Schweißen}
   \item{Bohren}
  \end{itemize}
 \end{minipage}
 \begin{minipage}[t]{0.26\textwidth}
  \textbf{Vermessungstechnik}
  \begin{itemize}
   \raggedright
   \item{Entfernungsmessung}
   \item{Geschwindigkeitsmessung}
   \item{Tunnelbau (Richtstrahl)}
  \end{itemize}
 \end{minipage}
 \begin{minipage}[t]{0.19\textwidth}
  \textbf{Alltagsgeräte}
  \begin{itemize}
   \item{Laserdrucker}
   \item{CD-Player}
   \item{Laserpointer}
   \item{Kassenscanner}
  \end{itemize}
 \end{minipage}
 \begin{minipage}[t]{0.26\textwidth}
  \textbf{Medizintechnik}
 \begin{itemize}
  \item{Beseitigung von Tumorgewebe}
  \item{Netzhautbefestigung}
  \item{Veröden von Krampfadern}
 \end{itemize}
 \end{minipage}

 \section*{Aufbau einer CD}

 Einer CD besteht hauptsächlich auch Polycarbonat (Plastik). Über dieser
 befindet sich eine Schicht Aluminium, die das Licht des Lasers reflektiert.
 Eine Schutzschicht schützt vor Kratzern. Obenauf liegt die Schicht mit dem
 Aufdruck.

 \subsection*{Arten}

 \begin{tabular}{llll}
  \textbf{Sichtbare Farbe} & \textbf{Farbstoff} & \textbf{Farbe Reflexionsschicht} & \textbf{Lebensdauer} \\
  Gold & transparent & Gold & 100 Jahre \\
  Blau & günstiges Blau & Silber & 100 Jahre \\
  Grün & günstiges Blau & Gold & 10 Jahre
 \end{tabular}

 \subsection*{Pits und Lands}

 Mit ihnen werden die Daten gespeichert. Pits sind die Vertiefungen, Lands die
 Erhöhungen. Die Daten werden als 0 und 1 gespeichert, wobei ein Wechsel
 zwischen Pit/Land oder Land/Pit einer 1 entspricht, keiner einer 0.

 \subsection*{Verschiedene Speichermedien}

 \begin{tabular}{llll}
  \textbf{Name} & \textbf{Speicherplatz} & \textbf{Spurabstand} & \textbf{Laserfarbe} \\
  CD & 500 – 900 MB & 1,6 µm & Infrarot \\
  DVD & 4,7/8,5 GB & 0,74 µm & Rot \\
  Blu-ray & bis zu 200 GB & 0,32 µm & Violett
 \end{tabular}

 \subsection*{Supren auf einer CD}

 Die Spuren sind kreisförmig angeordnet. Es gibt zwei Möglichkeiten, wie sie
 ausgelesen werden:

 \begin{itemize}
  \item{\textbf{CLV}: Hierbei wird die Geschwindigkeit beibehalten. Die Pits
   und Lands werden nach außen in größerem Abstand angeordnet, um noch alle
   lesen zu können.}
  \item{\textbf{CAV}: Hierbei wird die Geschwindigkeit reduziert, wenn der
   Lesekopf nach Außen gelangt. So kann der Speicherplatz außen optimal genutzt
   werden.}
 \end{itemize}

 \section*{Speicherung}

 Auf einer Audio-CD müssen Schallwellen so digital codiert werden, dass man sie
 auch von einem beschädigten Medium wieder in Schallwellen umgewandelt werden
 können.

 \subsection*{Codierung von Ton: Das Nyquist-Shannon-Abtasttheorem}

 Schallwellen werden mit einer bestimmten Frequenz (44100 Hz) abgetastet und
 für jeden Punkt, an denen die Abtastfrequenz die Schallwelle schneidet wird
 ein Datenpunkt gespeichert. Jeder Datenpunkt enthält zwei Werte: Den Zeitpunkt
 der Abtastung und die Amplitude (Ausschlag → Lautstärke). Aus diesen
 Datenpunkten kann später eine ungefähre Schallwelle rekonstruiert werden.
 Dabei ist zu beachten, dass die höchste darstellbare Frequenz die Hälfte der
 Abtastrate beträgt (im Fall der CD also 22,05 KHz).

 \subsection*{Fehlerkorrektur}

 Der wie oben beschriebene Datenstrom wird in kleinere Pakete aufgeteilt. Jedes
 der Pakete wird mit einer Prüfsumme versehen, die es ermöglicht, Fehler in
 diesem Paket zu erkennen und zu korrigieren. Zusätzlich dazu werden die Pakete
 möglichst großflächig zu verteilen, um die Fehler zu verteilen und
 dadurch Interpolation zu erleichtern.

 \section*{Quellen}

 \url{https://presis.sbruder.de/lcq}
\end{document}