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5 KiB
TeX
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\documentclass[
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parskip=half*,
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DIV=16,
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paper=a4,
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]{scrartcl}
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\RedeclareSectionCommands[
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beforeskip=-.5\baselineskip,
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afterskip=.25\baselineskip
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]{section,subsection}
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\usepackage[ngerman]{babel}
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\usepackage{fontspec}
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%\setromanfont{Georgia}
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\setsansfont{Fira Sans}
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\setmonofont{Iosevka}
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\renewcommand*{\familydefault}{\sfdefault}
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\usepackage{enumitem}
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\setlist{noitemsep, topsep=0pt, parsep=0pt, partopsep=0pt, leftmargin=5mm} % more compact
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\usepackage[unicode, hidelinks]{hyperref}
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\pagenumbering{gobble}
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\title{\vspace{-2em}Laser in optischen Laufwerken}
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\author{Jacob Assel, Simon Bruder, Eric Doberstein}
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\date{20.03.2019\vspace{-1em}}
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\begin{document}
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\maketitle
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\section*{Einführung}
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Laser ist eine Abkürzung für \textbf{L}ight \textbf{A}mplification by
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\textbf{S}timulated \textbf{E}mission of \textbf{R}adiation
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(Lichtverstärkung durch angeregte Abgabe von Strahlung). Angeregt bedeutet in
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diesem Fall, dass das Atom, das die Strahlung abgibt sich nicht im
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Grundzustand befindet.
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\subsection*{Laserdiode}
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Im einfachsten Fall ist eine Laserdiode so aufgebaut, dass zwischen zwei
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Halbleitern (p- und n-dotiert) aus z.\,B. Galliumarsenid oder Indiumphoshpid
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sich die aktive Region befindet, in der die Elektronen und Löcher
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rekombinieren. Bei der Rekombination wird Strahlung in der Form von Photonen
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frei, die als Laserstrahl sichtbar wird.
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\section*{Anwendungen}
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\begin{minipage}[t]{0.19\textwidth}
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\textbf{Fertigungstechnik}
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\begin{itemize}
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\item{Lasercutter}
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\item{Schweißen}
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\item{Bohren}
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\end{itemize}
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\end{minipage}
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\begin{minipage}[t]{0.26\textwidth}
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\textbf{Vermessungstechnik}
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\begin{itemize}
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\raggedright
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\item{Entfernungsmessung}
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\item{Geschwindigkeitsmessung}
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\item{Tunnelbau (Richtstrahl)}
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\end{itemize}
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\end{minipage}
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\begin{minipage}[t]{0.19\textwidth}
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\textbf{Alltagsgeräte}
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\begin{itemize}
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\item{Laserdrucker}
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\item{CD-Player}
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\item{Laserpointer}
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\item{Kassenscanner}
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\end{itemize}
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\end{minipage}
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\begin{minipage}[t]{0.26\textwidth}
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\textbf{Medizintechnik}
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\begin{itemize}
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\item{Beseitigung von Tumorgewebe}
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\item{Netzhautbefestigung}
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\item{Veröden von Krampfadern}
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\end{itemize}
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\end{minipage}
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\section*{Aufbau einer CD}
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Einer CD besteht hauptsächlich auch Polycarbonat (Plastik). Über dieser
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befindet sich eine Schicht Aluminium, die das Licht des Lasers reflektiert.
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Eine Schutzschicht schützt vor Kratzern. Obenauf liegt die Schicht mit dem
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Aufdruck.
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\subsection*{Arten}
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\begin{tabular}{llll}
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\textbf{Sichtbare Farbe} & \textbf{Farbstoff} & \textbf{Farbe Reflexionsschicht} & \textbf{Lebensdauer} \\
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Gold & transparent & Gold & 100 Jahre \\
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Blau & günstiges Blau & Silber & 100 Jahre \\
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Grün & günstiges Blau & Gold & 10 Jahre
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\end{tabular}
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\subsection*{Pits und Lands}
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Mit ihnen werden die Daten gespeichert. Pits sind die Vertiefungen, Lands die
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Erhöhungen. Die Daten werden als 0 und 1 gespeichert, wobei ein Wechsel
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zwischen Pit/Land oder Land/Pit einer 1 entspricht, keiner einer 0.
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\subsection*{Verschiedene Speichermedien}
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\begin{tabular}{llll}
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\textbf{Name} & \textbf{Speicherplatz} & \textbf{Spurabstand} & \textbf{Laserfarbe} \\
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CD & 500 – 900 MB & 1,6 µm & Infrarot \\
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DVD & 4,7/8,5 GB & 0,74 µm & Rot \\
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Blu-ray & bis zu 200 GB & 0,32 µm & Violett
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\end{tabular}
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\subsection*{Supren auf einer CD}
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Die Spuren sind kreisförmig angeordnet. Es gibt zwei Möglichkeiten, wie sie
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ausgelesen werden:
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\begin{itemize}
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\item{\textbf{CLV}: Hierbei wird die Geschwindigkeit beibehalten. Die Pits
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und Lands werden nach außen in größerem Abstand angeordnet, um noch alle
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lesen zu können.}
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\item{\textbf{CAV}: Hierbei wird die Geschwindigkeit reduziert, wenn der
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Lesekopf nach Außen gelangt. So kann der Speicherplatz außen optimal genutzt
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werden.}
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\end{itemize}
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\section*{Speicherung}
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Auf einer Audio-CD müssen Schallwellen so digital codiert werden, dass man sie
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auch von einem beschädigten Medium wieder in Schallwellen umgewandelt werden
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können.
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\subsection*{Codierung von Ton: Das Nyquist-Shannon-Abtasttheorem}
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Schallwellen werden mit einer bestimmten Frequenz (44100 Hz) abgetastet und
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für jeden Punkt, an denen die Abtastfrequenz die Schallwelle schneidet wird
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ein Datenpunkt gespeichert. Jeder Datenpunkt enthält zwei Werte: Den Zeitpunkt
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der Abtastung und die Amplitude (Ausschlag → Lautstärke). Aus diesen
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Datenpunkten kann später eine ungefähre Schallwelle rekonstruiert werden.
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Dabei ist zu beachten, dass die höchste darstellbare Frequenz die Hälfte der
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Abtastrate beträgt (im Fall der CD also 22,05 KHz).
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\subsection*{Fehlerkorrektur}
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Der wie oben beschriebene Datenstrom wird in kleinere Pakete aufgeteilt. Jedes
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der Pakete wird mit einer Prüfsumme versehen, die es ermöglicht, Fehler in
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diesem Paket zu erkennen und zu korrigieren. Zusätzlich dazu werden die Pakete
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möglichst großflächig zu verteilen, um die Fehler zu verteilen und
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dadurch Interpolation zu erleichtern.
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\section*{Quellen}
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\url{https://presis.sbruder.de/lcq}
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\end{document}
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