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      位相型超分辨光學頭的制作方法

      文檔序號:6776185閱讀:575來源:國知局
      專利名稱:位相型超分辨光學頭的制作方法
      技術(shù)領域
      本實用新型涉及一種可讀取更高密度碟片的新型光學頭。
      背景技術(shù)
      目前,公知的光學頭讀取盤片時的光斑大小是指在達到衍射極限時的Airy斑的尺寸。因為已經(jīng)達到衍射極限,傳統(tǒng)的方法要將光斑縮小,有較大的難度。由于光斑尺寸受限于Airy衍射公式Spot size0.51λ/NA,縮小光斑的途徑有采用波長較小的激光器和提高數(shù)值孔徑。采用小波長的激光器除了價格昂貴以外,工程技術(shù)上的實現(xiàn)難度無法逾越。
      在現(xiàn)代光學中對分辨率的考慮始于瑞利的兩點分辨判據(jù)??紤]兩個獨立的點源,瑞利判據(jù)指出如果一點的亮度的中央極大值剛好與另一點的第一個極小值重合,則兩點恰能分辨.但是,對于一個光學系統(tǒng)來說采用光瞳濾波的方式可以突破瑞利衍射極限獲得更高的分辨率,這就是光學超分辨技術(shù)。
      超分辨,是在一種光學系統(tǒng)中,其光斑尺寸相對于Airy斑衍射極限而言的減少效應。光學超分辨技術(shù)是通過在聚焦物鏡前的準直光路中放置一個超分辨位相板,改變?nèi)肷涔獾恼穹蛭幌喾植?,使得?jīng)透鏡聚焦后的愛里斑主斑變小。比如,數(shù)值孔徑0.8的顯微鏡在633nm波長的氦氖激光照射下,得到的聚焦光斑的極限值是R=0.79μm,但如果引入壓縮比為0.8的位相板便可在不改變數(shù)值孔徑和波長的情況下獲得R=0.63μm的光斑。目前,超分辨技術(shù)已經(jīng)廣泛應用于衛(wèi)星圖像復原、超視距雷達、生物基因工程等領域,這項技術(shù)在工業(yè)領域也已經(jīng)相當?shù)某墒?。與Airy斑相比,采用超分辨技術(shù)后,光斑進一步減小。
      將光學超分辨技術(shù)運用于光學讀取頭中便可以設計出超分辨光學讀取頭,超分辨光學讀取頭可以在不增加物鏡數(shù)值孔徑或者減小波長的情況下壓縮光斑,從而讀取更高密度的光盤。這是一種完全不同于傳統(tǒng)方法的新的提高存儲密度的技術(shù)。目前已經(jīng)有專利將超分辨技術(shù)運用到光盤讀寫系統(tǒng)中(專利申請?zhí)?00410093317.0),但是該專利采用的位相型超分辨位相板,放置在分束器后。這種結(jié)構(gòu)可以壓縮中心光點R,提高分辨率。但是,該結(jié)構(gòu)由于把位相板放置于分束器之后,使得返回光電探測器(PD)的光會被位相板衰減兩次,會極大的影響探測光光強。

      發(fā)明內(nèi)容
      本實用新型的目的是克服上述現(xiàn)有技術(shù)的缺陷,提供一種改進的超分辨光學頭,可讀取單面雙層密度達15G容量的光盤,獲取更加清晰的信號。
      本實用新型解決其技術(shù)問題采用的技術(shù)方案是一種位相型超分辨光學頭,沿光路依次包括半導體激光器1,分光鏡3,反射鏡4,準直鏡5,物鏡6,光電探測器8正對分光鏡3的透射光放置,其特征是在分光鏡3之前放置一位相型超分辨位相板2,該位相板與系統(tǒng)共軸。
      一種位相型超分辨光學頭,沿光路依次包括半導體激光器1、準直鏡5、分光鏡9、物鏡6,聚焦透鏡10正對分光鏡9的反射光放置,聚焦透鏡10后放置光電探測器8,其特征是在分光鏡9之前放置一位相型超分辨位相板2,該位相板與系統(tǒng)共軸。
      通過空間濾波的方式將物體的位相分布轉(zhuǎn)換為振幅分布,從而大大提高透明物體的可分辨性。因為是在激光束發(fā)出后就進行位相調(diào)制,遠場發(fā)散激光束的損失比在先技術(shù)上要少,對光強和能量均不會產(chǎn)生太大影響。超分辨位相板通過位相調(diào)節(jié)可以使發(fā)散光束有效地聚焦,從而獲得極細地光束,有效地縮小光斑尺寸,可以壓縮光斑面積36%,提升讀碟能力1.36倍,可讀取單面雙層碟密度達15G以上。
      本實用新型的有益效果是在激光器后面、分光鏡前面加上超分辨位相板,而不是象CN200410093317.0置于其后,其有益之處在于1、光束在到達PD探測器時只經(jīng)過位相板一次,可以有效的減小光能損失;提高PD探測到的光強;2、不會影響聚焦到PD探測器上的光點形狀。


      圖1,是本實用新型實施例1的超分辨位相板光學頭光路示意圖。其中,1.半導體激光器,2.位相板,3.分光鏡,4.反射鏡,5.準直鏡,6.物鏡,7.光盤,8.光探測器。
      圖2,是本實用新型實施例2的超分辨位相板光學頭光路示意圖。其中,9.分光鏡,10.聚焦透鏡。
      圖3,是圖1中相位型超分辨位相板2的結(jié)構(gòu)示意圖。其中,a第一個環(huán)帶的半徑,b第二個環(huán)帶的半徑,1第三環(huán)帶的半徑;Φ第一環(huán)。
      具體實施方式
      圖1為本實用新型的實施例1的結(jié)構(gòu)原理圖。由圖1可見,本實施例1的位相型超分辨光學頭由半導體激光器1,位相板2,分光鏡3,反射鏡4,準直鏡5,物鏡6,光盤7,光電探測器8構(gòu)成。在圖1所示的實施例中,激光器1發(fā)出的光經(jīng)過位相板2位相調(diào)制后,到達分光鏡3的反射面。經(jīng)反射后到達反射鏡4,經(jīng)過反射鏡4反射后,到達準直鏡5,準直鏡5將發(fā)散光束變?yōu)槠叫泄馐⒔?jīng)物鏡6會聚,會聚光束到達光盤7信號面,開始讀取信號,經(jīng)反射面發(fā)射后變?yōu)榘l(fā)散光束到達物鏡6,經(jīng)物鏡6透射后變?yōu)槠叫泄馐竭_準直鏡5,經(jīng)準直鏡5透射后,光到達反射鏡4并被反射,反射光到達分光鏡3經(jīng)透射后到達光電探測器8。光探測器會將接收到的光信號轉(zhuǎn)換為電信號。
      圖2為本實用新型的實施例2的結(jié)構(gòu)原理圖。由圖2可見,本實施例2的位相型超分辨光學頭由半導體激光器1、準直鏡5、位相型超分辨位相板2、分光鏡9、物鏡6、聚焦透鏡10、光電探測器8構(gòu)成,光盤7放置在讀寫物鏡6的后方,其特征是在分光鏡9前放置一位相型超分辨位相板2并與讀寫物鏡6共軸。
      圖2所示的實施例2中,激光束1發(fā)出的光經(jīng)過位型超分辨位相板2位相調(diào)制后,再經(jīng)分光鏡9后被物鏡6會聚,會聚光束到達光盤7信號面,開始讀取信號,光盤7將光束回到物鏡6,經(jīng)物鏡6透射到達分光鏡9并被反射到聚焦透鏡10,然后經(jīng)透射后到達光電探測器8,光電探測器8會將接收到的光信號轉(zhuǎn)換為電信號。
      圖1和圖2中的位相型超分辨位相板2的結(jié)構(gòu)如圖2所示,它是個三區(qū)位相型超分辨位相板,它包括下列結(jié)構(gòu)環(huán)帶0、Φ、0,3個環(huán)帶分別對應不同的半徑a、b和1。
      位相型超分辨位相板2雖然放置在激光器和光盤間的光路中都有壓縮光點R的效果,但是放置在不同的位置其效果還有所不同。通過計算可知,當位相板置于分光鏡與物鏡之間時,在PD探測器上獲得的光強為原始光強的3.6%;而放置在本實用新型所建議的位置即分光鏡之前時PD上獲得的光強為原始光強的19%,PD上的探測光強提高了5.3倍。而且,當位相板放置于分光鏡之前時不會對PD上的光點成像發(fā)生影響,而如果放置在分光鏡與物鏡之間時便會影響光點在PD上的成像位置。
      通過比較,本實用新型有以下優(yōu)越性可以突破橫向衍射極限獲得小于衍射極限的光點,實現(xiàn)光點壓縮從而提高存儲密度。又由于位相板放置在分光鏡之前,因此當光束聚焦到光電探測器時只經(jīng)過位相板衰減一次,在光電探測器上可以探測到更高的光強。由于本實用新型可以在不改變現(xiàn)有光學頭構(gòu)架的基礎上大幅提高存儲容量,其低廉的價格和優(yōu)越的性能使其有非常好的應用前景。
      權(quán)利要求1.一種位相型超分辨光學頭,沿光路依次包括半導體激光器(1),分光鏡(3),反射鏡(4),準直鏡(5),物鏡(6),光電探測器(8)正對分光鏡(3)的透射光放置,其特征是在分光鏡(3)之前放置一位相型超分辨位相板(2),該位相板與系統(tǒng)共軸。
      2.一種位相型超分辨光學頭,沿光路依次包括半導體激光器(1)、準直鏡(5)、分光鏡(9)、物鏡(6),聚焦透鏡(10)正對分光鏡(9)的反射光放置,聚焦透鏡(10)后放置光電探測器(8),其特征是在分光鏡(9)之前放置一位相型超分辨位相板(2),該位相板與系統(tǒng)共軸。
      專利摘要一種位相型超分辨光學頭,沿光路依次包括半導體激光器1,分光鏡3,反射鏡4,準直鏡5,物鏡6,光電探測器8正對分光鏡3的透射光放置,其特征是在分光鏡3之前放置一位相型超分辨位相板2,該位相板與系統(tǒng)共軸。其有益之處在于1.光束在到達PD探測器時只經(jīng)過位相板一次,可以有效的減小光能損失;提高PD探測到的光強;2.不會影響聚焦到PD探測器上的光點形狀。
      文檔編號G11B7/135GK2914255SQ20062009606
      公開日2007年6月20日 申請日期2006年4月10日 優(yōu)先權(quán)日2006年4月10日
      發(fā)明者張科軍, 馮應祥, 歐陽白寧, 馬繼光 申請人:武漢光谷新光電產(chǎn)業(yè)發(fā)展有限公司, 查黎
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