レーザーの強さ

質問

パソコンなどのドライブに付いているレーザーの強さについて教えて下さい。
ブルーレイのドライブを購入しようと思って色々と調べていたら、CD-RやDVD、ブルーレイではレーザーの強さが違って、書き込み=10mWぐらい、読み込み=0.5mWぐらいと読み書きでもレーザーの強さが違うとありました。
次にレーザーを調べると、mWのクラスでは虫も殺せないぐらい弱いと書いてあったり、ブルーレイディスク用に450mWのレーザーを開発とか書いてあったりします。これは一体どういう意味なんでしょうか？
レーザーの種類そのものが違うのでしょうか？
各メディアに違いがあるとは知らず、ひとつのドライブで全部いけるものとも思っていました。
どなたか分かる方、出来るだけ簡単に説明をして頂けないでしょうか？
よろしくお願いします。
私はパソコン初心者の文系の学生です。

回答No.3

irija_bari · ベストアンサー

ANo.2 です。
あの後ちょっと調べてみたのですが、ka-ta さんの仰るとおりディスク表面に塗られた
色素をレーザで変化させることにより反射率を変化させているようですね。物理的に凹
を作るわけではないようです。

レーザというのは収束率（1点に集まる率）が高いため、全体のワット数が低くても面積
あたりのワット数は高くなります。
実際何℃になるのかはわかりませんが、例えば CD-R のレーザのワット数と IH クッキ
ングヒータのワット数を面積あたりで比較するというのはどうでしょうか。

CD-R:
・半径 = 60mm
・容量 = 700MB
・レーザ出力 = 10mW
とすると、
・面積 = 60 * 60 * 3.14 = 11300mm^2 (平方ミリメートル)
・ビット数 = 700,000,000 * 8 = 5,600,000,000 bit
・1ビットあたりの面積 = 11300 / 5600000000 = 0.000002mm^2
という非常に小さな面積になります。ここに 10mW とのレーザが当たるのですから mm^2
あたりのワット数は、
0.01 / 0.000002 = 5000 W/mm^2
となります。

一方、
IH クッキングヒータ:（Web で調べてそれらしい値をでっちあげました）
・出力 = 3.0kW
・半径 = 150mm
（あえて計算結果は書きません）

平方ミリメートルあたりのワット数で考えると CD-R のレーザは IH クッキングヒータ
に比べて相当出力が高いことがわかります。これなら、色素を変化させるだけの強さが
あってもまったく不思議ではないですよね。

ちなみに、1ビットにレーザが当たる時間ですが、
CD-R:
記録時間 = 80分
倍速 = 20倍速
容量 = 700MB
とすると、4分で 5,600,000,000ビット書き込むのですから、
4 * 60 / 5600000000 = 4.3 * 10^(-8) sec = 430 nsec (ナノ秒)/bit
1ビットあたり 430ナノ秒という短かい時間で色素を変化させていることがわかります。

お礼

回答ありがとうございます。
非常に丁寧に説明頂いたので、すごい分かりやすかったです。
面積あたりのワット数で考えると大きく差があるんですね。
聞いたこともあまりない単位の秒数で書き込みしてたのも驚きでした。
本当に丁寧に説明をして頂いてありがとござます。

回答No.5

FMnew7

読み込みと書き込みでレーザーの出力を同じにすると、読み込むたびに記録内容が損なわれる恐れがあるため、読み込む時には低い出力のレーザーを使います。
また、書き込み速度を上げると短い時間で書き込まなければいけないので、出力の高いレーザーが必要になってくるのです。

参考URL：

http://plusd.itmedia.co.jp/lifestyle/articles/0703/14/news094.html

回答No.4

irija_bari

ANo.3 です。訂正です。
4.3 * 10^(-8) = 43 nsec
です。

回答No.2

irija_bari

光学式ディスクというのは、ディスクにレーザを当てて反射光を捕らえられれば「1」、
捕らえられなければ「0」とするという原理です。

ディスクの表面には凹凸があり、これが反射する/しないを決めています。
（凹凸と反射する/しないの関係は一概には決められません。たしか、CD-ROM と CD-R
では、この関係が逆だったような記憶があります。）

光学式ディスクの容量を比較すると、
CD < DVD < ブルーレイ
です。容量が大きいものほど凹凸の数が多い＝凹凸 1 つ当たりの面積が小さいのです。
光は自分の波長よりも狭いところには入って行きにくい性質がありますから、波長に
対して凹凸が小さすぎると凹凸に関係なく反射してしまいます。
そのため、容量が大きい（＝凹凸が小さい）ディスクほど波長の短いレーザが必要に
なるのです。

CD-Rでは、書き込むときレーザで表面を焼くことで凹を作り出します。読み込むときは
反射させたいので書き込み時よりも弱いレーザを発します。これが書き込み時と読み込み
時でワット数が異なる理由です。
（DVDも同じです。ブルーレイはわかりませんが多分同じです。）

光学式ディスクは反射光を捕らえる（書き込み時であっても非常に薄い膜を焼く）ために
レーザを発するのであり、虫を殺せるようなレーザを使用していたら怖くて使えません。
（私たちが懐中電灯を使用するのは周りを照らすためであり、その懐中電灯が人を焼き
殺せる程強力だったら怖いですよね？）

容量が大きいほど（＝レーザの波長が短いほど）レーザのワット数が大きくなるのは、
大気中では光の波長が短くなるほど減衰（強度が弱くなる割合）が大きくなるためだと
思います。
（ここはイマイチ自信がありません。）

補足

回答ありがとうございます。
薄い膜を焼くだけなら、mWのレーザーで十分なんですね。
色々調べていたら記録する時には、ディスクの上の色素を壊すとあったので、そんな弱いと言われるレーザーでどうやって壊すのかなと思っていたんです。
仰るように懐中電灯で周りの人が焼き殺されたら怖いです。

薄い膜を焼くというのは、レーザーで加熱することだと思うのですが、
何度くらいに加熱されるのかご存知ですか？
あれだけ早く回っているので、一瞬で焼くんだと思うのですが、mWとかのレーザーで何度くらいに出来るんでしょう？

回答No.1

A-Tanaka

順番に説明しますね。

ちなみに、MO、CD-R、DVD、ブルーレイディスクなどで用いられているレーザは、半導体レーザです。これは、トランジスタ（NPN型など）を応用して、レーザ発振ができるようにした、デバイスです。他には、ガスレーザ（アルゴンレーザや炭酸ガスレーザ）や固体レーザ（YAGレーザやガラスレーザ）、果ては電子加速器（SPring-8)などを用いたX線レーザなどがあり、後のものほど高出力です。

なぜならば、レーザーの出力は、波長が短くなるほど、出力が大きくなります。また、レーザ発振を行う、半導体レーザやその他レーザでも、加えたエネルギーが大きいほど、出力が大きくなります。

さて、ディスクなどの読み込みの場合には、弱いレーザでも十分なのは、レーザー光がディスクに反射してきて帰ってきた光を捉えるセンサーの感度が高いから可能なのです。それに対して、書き込みなどの場合には、ディスクに光化学反応（SD式のディスク）を起こさせたり、レーザー光によって、ディスク表面を暖めることで磁気を消去する（キューリー温度と呼ばれる温度になると、磁気をもった素材は磁気を持たなくなる）などの用途のため、ある程度の出力を持ったレーザーが必要になるからなのです。

レーザは、その危険性に応じていくつかの種類に分かれており、クラス1レーザと呼ばれるのが、mWクラスのレーザです。クラス2レーザになると、Wクラスのレーザになりますので、直接目に当たると失明の危険が生じます。クラス3レーザは、KWクラスのレーザです。これは、数ミリの鉄板を切断したり、堅いアルミニウムや鋳鉄に印字が可能なレーザです。

ちなみに、mWクラスでも、目の中でも感度の高い部分に当たると、一時的に見えなくなるなどの危険性があるため、レーザーポインターなどでも、振り回したり、顔に当てないようにしてください。

お礼

回答ありがとうございます。
レーザーの種類がたくさんあるのを初めて知りました。
書き込み、読み込み時のレーザーの出力ににそういう違いがあったんですね。
丁寧に回答を頂いて、ありがとうございます。