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第5章 激光唱机与激光唱片

激光唱机与激光唱片是当代激光应用技术最为成功的杰作。激光唱机和激光唱片简称“CD唱机”或“CD唱片”。CD为英文compactdisc——Digitalaudio的缩写,意为小型数码音频唱片。与传统唱机相比,激光唱机具有许多无法比拟的优越性:能提供优良的高保真度、高纯度音质;立体声左右声道分离度达85分贝,频率响应在5~20000周(赫兹)之间,谐波失真为0004%,不存在抖晃率问题,唱片寿命极长,几乎永不磨损,动态范围超过90分贝,已接近大型交响乐队的动态范围。可以使记录在唱片上最细微柔弱的声音忠实、清晰地再现出来:强劲的低音使人感到裤腿摆动,听提琴声时松香味十足,高潮来临势如排山倒海,沉寂时连歌星启唇时的纹理也尽再现……这一切都令音乐迷们高“烧”不退,如醉如痴。

在简述激光唱机的工作原理时,不妨与传统的唱机作一比较。普通唱机的唱片表面刻有一条连续不断的音轨“纹槽”,这条连续不断的“纹槽”里记录着各种模拟音响信号。当拾音器唱针直接接触音轨纹槽时,随着纹槽的摆动幅度和深度的不断变化,拾音器即从音轨上拾取唱片的模拟信号。唱片由唱机(弹簧发条或电机)带动,按顺时针方向、等角速度旋转,唱针顺着纹槽,由唱片的外圆向内圆移动,并连续不断地读取上面的信号,这些信号经过电路处理和放大后,由扬声器放出唱片的声音。普通唱片一般由塑料制成,由于唱针与唱片是直接接触,因此唱针容易因摩擦和磨损而产生放音失真。

激光唱机工作原理与普通唱机截然不同。它灌录在唱片上的信号是数字信号,是一连续不断的“坑点”轨迹、即“0”和“1”数字符号。这些“坑点”的深度一般为01微米(1微米=1/1000毫米),轨迹之间的距离为16微米,每毫米有625条,一张CD唱片轨迹数约为2万条,全长可达5公里。

激光唱片上的“小坑”是下凹的。光拾音器上的扫描激光束是来自唱片下部,因此“坑点”对激光束来讲却是凸出的。当激光拾音器发出的激光束扫描聚焦于唱片镀铝的“坑点”上时,便被漫反射,这时光拾音器检出的信号为“0”;激光束照射在无“坑点”处时,光线反射回光路而被检拾出,这时信号为“1”。随着唱片的转动,长短“坑点”不断地扫过激光束,反射光的密度、强弱也将相应地变化,形成连续信号流,经光电转换、电流电压转换、放大、整形后,即获得了唱片上所记录的数字声音信号。

数字声音信号中包含调制、同步、纠错等信息,故必须经解码、数字滤波和D/A(数字/模拟)变换才能获得模拟声音信号。

激光唱片实际上是光盘的一种,是信息存贮的载体或称之为“媒介”。光盘的基板采用玻璃或塑料,制作的关键是要在基板上形成一层记录薄膜,并刻上记录槽,整个盘面大部分区域是数据道,用于贮存信息或数据,在该区域内刻有一条螺距为165微米(头发丝直径约为70微米)宽1微米的螺旋形沟槽,沟槽由数不清的凹坑点组成的。各沟槽又被分为32个扇段,便于各种信息的贮存。而这只有头发丝的1/70那么细的沟槽是怎么做出来的呢?这当然还离不开激光这个神奇之光。具体方法是:先在基板上涂上一层极薄的保护胶层,把激光束聚焦成直径为1微米以下的细光对胶层曝光。为了保证螺旋形沟槽之间的间隔处处相等,还必须给激光配上一个自动聚焦系统和一个自动跟踪系统,因为在曝光时基板是匀速旋转的。曝光后再作显影和烘干处理,然后在基板上涂一层薄导电层和镍膜,这时在镍膜上已形成沟槽。将镍从玻璃基板上分离下来,再重新复制到具有记录膜的基板上去,便得到了一块完整的附有预刻槽的光盘。

光盘的基板不是随便拿一块玻璃或塑料就行的,它必须经过精密抛光,要求透光率在90%以上,而且刚性要好,能经得起高速旋转,对记录膜亲和性要好,热传导率低等。同时对记录膜材料的要求也高,希望它再现性好,灵敏度高,而且记录信息后保存寿命应在10年以上。光盘在加工过程中对环境要求也很苛刻,以至人眼难以分辨的尘埃,也会对它造成误差以至失真。此外,严格的测试和封盘都是必不可少的。

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