專利名稱：超分辨相位板紅光高清光盤讀取頭的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及高密度光盤，特別是一種超分辨相位板紅光高清光盤讀取頭。實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)光頭中的激光束愛里斑的壓縮，實(shí)現(xiàn)高密度光盤的讀取。
背景技術(shù)：
計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展，把我們帶入了一個(gè)信息爆炸的時(shí)代，高密度存儲成為多媒體、各種視頻技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等發(fā)展的一個(gè)瓶頸。于是，在保證低成本的前提下如何進(jìn)一步的提高存儲容量，成為目前大家廣泛關(guān)注的焦點(diǎn)。光盤存儲技術(shù)作為一種低成本、大容量的移動存儲技術(shù)，在信息社會中發(fā)揮著越來越重要的作用。但隨著磁存儲技術(shù)、半導(dǎo)體存儲技術(shù)及其他數(shù)據(jù)存儲技術(shù)的飛速發(fā)展以及新的存儲技術(shù)的不斷出現(xiàn)，傳統(tǒng)光盤數(shù)據(jù)存儲技術(shù)正面臨挑戰(zhàn)，信息技術(shù)的飛速發(fā)展更急需在保持現(xiàn)有光盤存儲技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)基礎(chǔ)上開發(fā)更高存儲密度及容量的產(chǎn)品。近年來，為了進(jìn)一步的提高光盤的存儲密度，人們發(fā)展了各種技術(shù)藍(lán)光技術(shù)，近場技術(shù)，各種超分辨技術(shù)等。目前，藍(lán)光技術(shù)還不是很成熟，并且這種技術(shù)有一定的極限。當(dāng)波長進(jìn)一步減小，進(jìn)入紫外波段后，光盤材料對其的吸收和衰減變得十分嚴(yán)重。并且，目前藍(lán)光的成本遠(yuǎn)高于發(fā)展完善的紅光技術(shù)。
因而，我們利用衍射超分辨技術(shù)，在紅光波段實(shí)現(xiàn)了高密度光盤的讀取技術(shù)。所謂衍射超分辨技術(shù)，就是利用振幅或相位型的光闌來調(diào)制光場，從而實(shí)現(xiàn)在物鏡焦面上的超越經(jīng)典極限愛里斑的技術(shù)。衍射超分辨技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)在于與其他方法相比，簡單可行、可實(shí)施性強(qiáng)，且廉價(jià)。有關(guān)衍射超分辨的技術(shù)來提高光盤存儲密度的方法有不少相關(guān)的專利，如CN200610018148、CN2004100933170、 CN200720068008和CN200710041249。然而這些專利都只是停留在靜態(tài)仿真實(shí)驗(yàn)上的一種驗(yàn)證，沒有真正的將超分辨相位板應(yīng)用于商業(yè)化的光頭中。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為紅光高清光盤提供一種超分辨相位板紅光高清光盤讀取頭，以能夠順暢地讀出普通DVD， 13G容量光盤甚至更高密度的光盤。本發(fā)明的技術(shù)解決方案如下
一種超分辨相位板紅光高清光盤讀取頭，包括半導(dǎo)體激光器、光柵、 半反半透鏡、全反鏡、準(zhǔn)直透鏡、高數(shù)值孔徑物鏡、紅光高清光盤、電 探測器、反饋電路和伺服驅(qū)動與控制電路，其特點(diǎn)在于在所述的準(zhǔn)直 透鏡和高數(shù)值孔徑物鏡之間設(shè)有超分辨相位板，該超分辨相位板由依次
相連的中心圓、內(nèi)圓環(huán)和外圓環(huán)構(gòu)成，歸一化的最大半徑分別為rl=0.09、 r2=0.36、 r3=l，位相值分別為0、①、0，①的取值范圍是0.1:i 0.97r，即
中心圓和外圓環(huán)是同位相，內(nèi)圓環(huán)和中心圓的位相差為0.lTT 0.97C。
對于NA二0.65的高數(shù)值孔徑物鏡系統(tǒng)，壓縮比G<0.95，斯涅爾比 S>0.9的前提下，得到旁瓣比M最小的中心圓、內(nèi)環(huán)和外環(huán)的歸一化的最大 半徑分別為rl=0.09、 r2=0.36、 r3=l，位相值分別為為0、 O、 0，所述的0 = 0. 3兀。
本發(fā)明的技術(shù)效果
將本發(fā)明超分辨相位板應(yīng)用于實(shí)際的光頭之中，進(jìn)行動態(tài)的參數(shù)檢測和 讀盤測試，Jitter值等性能參數(shù)完全通過，并且能夠順利的讀普通DVD和雙面 13G盤片甚至更高密度的盤片，從工程實(shí)際驗(yàn)證了此方案的可行性，為進(jìn)一 步的產(chǎn)業(yè)化奠定了基礎(chǔ)。


圖l是本發(fā)明超分辨相位板紅光高清光盤讀取頭的結(jié)構(gòu)示意圖 圖2是本發(fā)明超分辨相位板的結(jié)構(gòu)示意圖
圖中p半導(dǎo)體激光器光，2_光棚，3-半反半透鏡，4-全反鏡，5-準(zhǔn)直透 鏡，6-相位板，7-高數(shù)值孔徑物鏡，8-紅光高清光盤，9-電探測器，10-反饋電 路，11-伺服驅(qū)動與控制電路。
具體實(shí)施例方式
我們考慮到當(dāng)物鏡的數(shù)值孔徑NA較大時(shí)，標(biāo)量的計(jì)算結(jié)果可能不適用。 首先用矢量理論計(jì)算了不同偏振方向光場在NA:^0.65的物鏡后方的光場分布。 通過比較，在NA二0.65的前提下，在小壓縮比時(shí)，標(biāo)量是矢量計(jì)算的良好近似。 設(shè)計(jì)了本發(fā)明超分辨相位板紅光高清光盤讀取頭，請參閱圖l，包括半導(dǎo)體激 光器l、光柵2、半反半透鏡3、全反鏡4、準(zhǔn)直透鏡5、高數(shù)值孔徑物鏡7、紅 光高清光盤8、電探測器9、反饋電路10和伺服驅(qū)動與控制電路11，其特點(diǎn)是在所述的準(zhǔn)直透鏡5和高數(shù)值孔徑物鏡7之間設(shè)有超分辨相位板6，該超分辨相 位板6，請參閱圖2，由依次銜接的中心圓61、內(nèi)圓環(huán)62和外圓環(huán)63構(gòu)成，歸 一化的最大半徑分別為rl=0. 09、 r2=0.36、 r3=l，位相值分別為為0、①、0， ①的取值范圍是0.1兀 0.9Ti。用濕法刻蝕的方法，加工了一系列不同壓縮比的 超分辨相位板，位相深度從0.1:i 0.97t。通過實(shí)際的讀盤測試和CD/DVD評價(jià) 儀的測試結(jié)果，找出了壓縮比0=0.98時(shí)，與現(xiàn)有商用光盤電子學(xué)系統(tǒng)基本上 是匹配的。
最佳實(shí)施例是對NA=0. 65的高數(shù)值孔徑物鏡7，壓縮比G〈0.95，斯涅爾 比S〉0.9的前提下，得到旁瓣比M最小的中心圓61、內(nèi)圓環(huán)62和外圓環(huán)63 的歸一化的最大半徑分別為rl=0.09、 r2=0.36、 r3=l，位相值分別為為0、 ①、0，所述的0=0. 3tt。
將上述超分辨相位板6裝入NA二0.65的紅光光頭上，其中讀盤測試結(jié)果如 表1所示。可見，具有超分辨位相板6的光盤讀取頭可順暢地讀出商品化的CD、 DVD和13G的測試盤片，甚至更高密度的15G測試盤片，此時(shí)，旁瓣比M<4%。 其中，裝入相位板前后的具體測試參數(shù)見表2和表3。
由表2和表3可以看出，加入位相板后，DVD和CD的抖動(Jitter)值 均有減小，從7.56降到了 7.13 (對于DVD); 9.85降到了 9.58 (對于CD), 說明位相板發(fā)揮了積極作用。由于加入了位相板，導(dǎo)致激光二極管工作電流 有所提高，從31.93升到了 31.98 (對于DVD); 36.13升到了 31.98 (對于CD)， 這說明位相板的加入，輕微增加了系統(tǒng)的光能損耗。
綜合來看，所有指標(biāo)均符合工業(yè)生產(chǎn)。這就可以說明，目前我們所采用 的超分辨相位板技術(shù)是可行的。本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了超分辨相位板在實(shí)際動態(tài)讀盤 系統(tǒng)中的應(yīng)用，為超分辨紅光高清產(chǎn)業(yè)化奠定了基礎(chǔ)。
表1本發(fā)明超分辨位相板光頭的讀盤測試結(jié)果
光盤類型CDDVD13G盤片15G盤片
加入超分辨位相板 的光盤讀取頭順暢順暢順暢順暢表2主要測試參數(shù)(DVD檢測儀)
激光二極管工作電流 (DVDIop) [mA]DVD抖動 (DVD Jitter) [%]
裝入相位板前31.937.56
裝入相位板后31.987.13
表3主要測試參數(shù)(CD檢測儀)
激光二極管工作電流 (CD lop) [mA]CD抖動 (S-RF Jitter JITTER-CD) Ns
裝入相位板前36.139.84
裝入相位板后36.869.58
權(quán)利要求
1、一種超分辨相位板紅光高清光盤讀取頭，包括半導(dǎo)體激光器(1)、光柵(2)、半反半透鏡(3)、全反鏡(4)、準(zhǔn)直透鏡(5)、高數(shù)值孔徑物鏡(7)、紅光高清光盤(8)、電探測器(9)、反饋電路(10)和伺服驅(qū)動與控制電路(11)，其特征在于在所述的準(zhǔn)直透鏡(5)和高數(shù)值孔徑物鏡(7)之間設(shè)有超分辨相位板(6)，該超分辨相位板(6)由依次銜接的中心圓(61)、內(nèi)圓環(huán)(62)和外圓環(huán)(63)構(gòu)成，歸一化的最大半徑分別為r1＝0.09、r2＝0.36、r3＝1，位相值分別為0、Φ、0，Φ的取值范圍是0.1π～0.9π。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的超分辨相位板紅光高清光盤讀取頭，其特征在 于所述的O=0.37t。
全文摘要
一種超分辨相位板紅光高清光盤讀取頭，包括半導(dǎo)體激光器、光柵、半反半透鏡、全反鏡、準(zhǔn)直透鏡、高數(shù)值孔徑物鏡、紅光高清光盤、電探測器、反饋電路和伺服驅(qū)動與控制電路，其特點(diǎn)在于在所述的準(zhǔn)直透鏡和高數(shù)值孔徑物鏡之間設(shè)有超分辨相位板，該超分辨相位板由依次相連的中心圓、內(nèi)圓環(huán)和外圓環(huán)構(gòu)成，歸一化的最大半徑分別為r1＝0.09、r2＝0.36、r3＝1，位相值分別為為0、Φ、0，Φ的取值范圍是0.1π～0.9π。本發(fā)明經(jīng)測試表明抖動值符合要求，并且能順利地讀普通DVD、13G甚至更高密度的15G盤片。
文檔編號G11B7/1365GK101477813SQ20091004599
公開日2009年7月8日 申請日期2009年1月23日 優(yōu)先權(quán)日2009年1月23日
發(fā)明者余俊杰, 周常河, 歐陽白寧 申請人:中國科學(xué)院上海光學(xué)精密機(jī)械研究所;武漢光谷高清科技發(fā)展有限公司