從光學(xué)介質(zhì)讀出數(shù)據(jù)的系統(tǒng)的制作方法
【專利說明】從光學(xué)介質(zhì)讀出數(shù)據(jù)的系統(tǒng)
[0001] 本發(fā)明涉及信息技術(shù)并且可用于數(shù)字介質(zhì)長期存儲的回放系統(tǒng)。
[0002] 已知的用于從具有數(shù)據(jù)層的光學(xué)記錄介質(zhì)再現(xiàn)數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)回放裝置設(shè)有插在記 錄介質(zhì)和用于匯聚光束的物鏡之間的光程矯正器，所述數(shù)據(jù)層置于記錄介質(zhì)的具有特定厚 度的基質(zhì)上[1]。將光程矯正器選擇為使得記錄介質(zhì)的基質(zhì)的光程和光程矯正器的光程之 和等于針對物鏡的預(yù)定長度。因此，穿過物鏡的光可以匯聚在數(shù)據(jù)層上，發(fā)展成接近反射極 限的光點，無論記錄介質(zhì)的基質(zhì)的厚度如何。
[0003] 光學(xué)信息記錄/再現(xiàn)裝置的一種已知的光學(xué)頭裝置設(shè)有光源[2]。物鏡將由所述 光源發(fā)射的輸出光聚焦在盤狀光學(xué)記錄介質(zhì)上，所述記錄介質(zhì)設(shè)有用于追蹤的坑或槽。T光 檢測器接收由所述光學(xué)記錄介質(zhì)反射的反射光。偏振分束單元將所述輸出光和所述反射光 分束。四分之一波片置于所述偏振分束單元和所述物鏡之間。雙折射補償單元降低由所述 光學(xué)記錄介質(zhì)的保護層中的雙折射導(dǎo)致的軌道誤差信號的幅度的變化。
[0004] 光學(xué)頭設(shè)備和光學(xué)信息記錄/再現(xiàn)設(shè)備是已知的[3]。在光學(xué)頭設(shè)備的物鏡的前 方設(shè)置雙折射矯正元件，所述雙折射矯正元件具有由液晶聚合物層和電極組成的第一雙折 射矯正段、由液晶聚合物層和電極組成的第二雙折射矯正段以及由液晶聚合物層和電極組 成的第三雙折射矯正段。第一雙折射矯正段矯正光學(xué)記錄介質(zhì)中的保護層的垂直雙折射的 影響，它可以根據(jù)光學(xué)記錄介質(zhì)的種類而變，而第二和第三雙折射矯正段矯正記錄介質(zhì)保 護層面內(nèi)雙折射的影響，它根據(jù)光學(xué)記錄介質(zhì)的種類而變。
[0005] 已知一種應(yīng)用于角度測量中的光學(xué)拾取頭，它使用一個45 DEG片玻璃來產(chǎn)生散光 光學(xué)拾取頭，該光學(xué)拾取頭與原子顯微鏡結(jié)合使用來進行角度測量。光學(xué)拾取頭設(shè)備包括 激光二極管、45 DEG片玻璃、準直透鏡、反射器、物鏡、跟蹤起動器（tracking starter)和象 限探測器，其中該象限探測器用于檢測信號，并且確定信號和受測表面之間的偏移關(guān)系，以 確認信號的變化和位移/角度之間的關(guān)系[4]。
[0006] 已知用于提升光學(xué)頭存儲密度的光學(xué)衍射元件，它包括一個圓形主體以及一個固 定在主體的外端上的基座。主體由中央亮紫外線傳送圓、中間暗紫外線非透明環(huán)和外部亮 環(huán)組成，外部亮環(huán)、暗環(huán)外直徑和暗環(huán)內(nèi)直徑具有2比1.9比0.08的比值。主體具有與光 學(xué)頭物鏡的直徑接近的直徑。暗環(huán)由鉻制成，并且亮圓和亮環(huán)由石英玻璃制成。暗環(huán)具 有10-50微米的厚度。本發(fā)明的光學(xué)衍射元件可以降低記錄光點尺寸以將存儲密度提升 10-15% [5] 〇
[0007] 已知從光學(xué)介質(zhì)的數(shù)據(jù)讀出系統(tǒng)由激光束分束立方體、聚焦透鏡、四分之一波片 和傳感器組成。通過聚焦透鏡，將連續(xù)的光輻射聚焦到微米尺寸介質(zhì)的表面上的激光點 并從信息調(diào)制載體反射，再現(xiàn)的光束被引導(dǎo)至光探測器，該光探測器產(chǎn)生讀取和自動聚焦 (AF)信號[6]。該技術(shù)方案（模擬）的缺點是這樣的系統(tǒng)不能產(chǎn)生自動跟蹤信號并且對基 質(zhì)載體中的光學(xué)雙折射敏感，因此基質(zhì)CDs中的雙折射的值受制于嚴格的要求（△ η = n。-!^ =10 4) 〇
[0008] 在原型模擬設(shè)備中[7]，在從光學(xué)介質(zhì)讀取數(shù)據(jù)的系統(tǒng)中，一些缺點得到部分的克 月艮，該系統(tǒng)由激光器、聚焦透鏡、光束分束立方體、四分之一波片多表面（many surface)光 探測器組成，并且還包含緊鄰地安裝在激光器之后的衍射光柵。衍射光柵和多表面光探測 器的存在允許信號形成自動跟蹤。該原型的缺點是該系統(tǒng)也對雙折射的讀取敏感。
[0009] 當基質(zhì)光學(xué)載體由無定形聚合物（例如聚碳酸酯）制成時，用于從光學(xué)介質(zhì)讀出 數(shù)據(jù)的系統(tǒng)[7]可以用于回放數(shù)據(jù)，因為在該材料中雙折射小得可以忽略并且?guī)缀跖c光束 在光學(xué)讀取介質(zhì)上的入射角無關(guān)。已知的是由無定形聚合物制成的光學(xué)介質(zhì)基質(zhì)不適合于 長期存儲。
[0010] 為了信息的長期存儲，使用了高單晶基質(zhì)材料，其中的大部分具有大的雙折射
[8]。但是當光學(xué)載體的基質(zhì)由高度單晶的材料制成時，不可能使用模擬的和原型的讀取系 統(tǒng)，因為單晶材料雙折射值開始影響從光學(xué)介質(zhì)的數(shù)據(jù)讀取的準確性和可靠性。
[0011] 本發(fā)明的目的是改善光學(xué)介質(zhì)的回放的準確性和可靠性，所述光學(xué)介質(zhì)具有提供 長期存儲的高度穩(wěn)定的雙折射單晶材料。
[0012] 當具有球狀波前的激光輻射落到單晶基質(zhì)上時，產(chǎn)生非常偏振光的相位失真（p 偏振），它是不同等級的球差和散光的疊加。特定的相位失真導(dǎo)致s偏振和P偏振光將聚焦 在不同的深度上，并且兩個焦點之間的距離AF定義如下：
[0013] Δ F = 2h Δ n/n〇
[0014] 其中Δη是常規(guī)光束（n。）和非常光束（r〇的折射率之差，h是基質(zhì)光學(xué)介質(zhì)的厚 度。
[0015] 當通過具有Imm的厚度的高度單晶基質(zhì)進行聚焦時，光點之間的距離比光點尺寸 大若干倍。這使得不可能可靠地再現(xiàn)記錄的數(shù)據(jù)。
[0016] 所述目的通過如下事實實現(xiàn)：已知的從光學(xué)介質(zhì)讀出數(shù)據(jù)的系統(tǒng)由激光器、聚焦 透鏡、分束立方體多表面光探測器傳感器、四分之一波片和衍射光柵組成，該系統(tǒng)在聚焦透 鏡和載體信息之間有單晶片可用，該單晶片具有常規(guī)光束和非常光束的折射率之差相對于 高單晶材料例如藍寶石（光學(xué)載體的基材）的常規(guī)光束和非常光束的折射率差值的相反 值。由于在讀出過程中光盤介質(zhì)圍繞其軸線旋轉(zhuǎn)，并且將補償片固定，因此該方法僅僅可以 在光驅(qū)和補償片的材料的光學(xué)軸線的垂直取向上實現(xiàn)。
[0017] 主要技術(shù)方案是，被景深分離的常規(guī)光束和非常光束的不同折射率導(dǎo)致的將具有 不同偏振的激光輻射聚焦在光點中的效應(yīng)通過將激光束穿過額外的片而去除。例如，對于 藍寶石這一可以針對長期存儲介質(zhì)制成基質(zhì)的高度單晶材料而言，我們有：
[0018] Anspf= n 0-ne= 1. 78038-1. 77206 = 0· 00832 = 8X10 3
[0019] 對于可獲得的高度存在的透明光學(xué)晶體的研究已表明，在藍寶石基質(zhì)的情況下， 用于補償所有的偏差的最好的材料物質(zhì)是石英，它具有如下的折射率值：η。= 1. 5443，^ = 1. 5534,兩者之差為：
[0020] Δ nkvr= 1. 5443-1. 5534 = -9 X 10 3
[0021] 因而，存在石英補償片的常規(guī)光束和非常光束的折射率差值相對于藍寶石基質(zhì)的 常規(guī)光束和非常光束的折射率差值的相反值。
[0022] 散光偏差補償?shù)臈l件記為：
[0024] 其中Hspf和H k"分別是藍寶石和石英補償片的高度穩(wěn)定的單晶基材的厚度。
[0025] 當光驅(qū)和補償片的材料基質(zhì)對于常規(guī)光束具有相同的折射率時，較高等級的偏差 將被完全補償。否則，該補償將是部分的。因此，為了獲得衍射受限的光學(xué)系統(tǒng)，補償片應(yīng) 當具有與基質(zhì)光盤的折射率接近的折射率。因