CN101477813A

CN101477813A - 超分辨相位板红光高清光盘读取头

Info

Publication number: CN101477813A
Application number: CNA2009100459929A
Authority: CN
Inventors: 周常河; 余俊杰; 欧阳白宁
Original assignee: Wuhan Guanggu High Definition Sci Tech Development Co ltd; Shanghai Institute of Optics and Fine Mechanics of CAS
Current assignee: Wuhan Guanggu High Definition Sci Tech Development Co ltd; Shanghai Institute of Optics and Fine Mechanics of CAS
Priority date: 2009-01-23
Filing date: 2009-01-23
Publication date: 2009-07-08

Abstract

一种超分辨相位板红光高清光盘读取头，包括半导体激光器、光栅、半反半透镜、全反镜、准直透镜、高数值孔径物镜、红光高清光盘、电探测器、反馈电路和伺服驱动与控制电路，其特点在于：在所述的准直透镜和高数值孔径物镜之间设有超分辨相位板，该超分辨相位板由依次相连的中心圆、内圆环和外圆环构成，归一化的最大半径分别为r1＝0.09、r2＝0.36、r3＝1，位相值分别为为0、Φ、0，Φ的取值范围是0.1π～0.9π。本发明经测试表明：抖动值符合要求，并且能顺利地读普通DVD、13G甚至更高密度的15G盘片。

Description

超分辨相位板红光高清光盘读取头

技术领域

本发明涉及高密度光盘，特别是一种超分辨相位板红光高清光盘读取头。实现传统光头中的激光束爱里斑的压缩，实现高密度光盘的读取。

背景技术

计算机技术的飞速发展，把我们带入了一个信息爆炸的时代，高密度存储成为多媒体、各种视频技术和网络技术等发展的一个瓶颈。于是，在保证低成本的前提下如何进一步的提高存储容量，成为目前大家广泛关注的焦点。光盘存储技术作为一种低成本、大容量的移动存储技术，在信息社会中发挥着越来越重要的作用。但随着磁存储技术、半导体存储技术及其他数据存储技术的飞速发展以及新的存储技术的不断出现，传统光盘数据存储技术正面临挑战，信息技术的飞速发展更急需在保持现有光盘存储技术的优点基础上开发更高存储密度及容量的产品。近年来，为了进一步的提高光盘的存储密度，人们发展了各种技术：蓝光技术，近场技术，各种超分辨技术等。目前，蓝光技术还不是很成熟，并且这种技术有一定的极限。当波长进一步减小，进入紫外波段后，光盘材料对其的吸收和衰减变得十分严重。并且，目前蓝光的成本远高于发展完善的红光技术。

因而，我们利用衍射超分辨技术，在红光波段实现了高密度光盘的读取技术。所谓衍射超分辨技术，就是利用振幅或相位型的光阑来调制光场，从而实现在物镜焦面上的超越经典极限爱里斑的技术。衍射超分辨技术的优点在于与其他方法相比，简单可行、可实施性强，且廉价。有关衍射超分辨的技术来提高光盘存储密度的方法有不少相关的专利，如CN200610018148、CN2004100933170、CN200720068008和CN200710041249。然而这些专利都只是停留在静态仿真实验上的一种验证，没有真正的将超分辨相位板应用于商业化的光头中。

发明内容

本发明的目的是为红光高清光盘提供一种超分辨相位板红光高清光盘读取头，以能够顺畅地读出普通DVD，13G容量光盘甚至更高密度的光盘。

本发明的技术解决方案如下：

一种超分辨相位板红光高清光盘读取头，包括半导体激光器、光栅、半反半透镜、全反镜、准直透镜、高数值孔径物镜、红光高清光盘、电探测器、反馈电路和伺服驱动与控制电路，其特点在于：在所述的准直透镜和高数值孔径物镜之间设有超分辨相位板，该超分辨相位板由依次相连的中心圆、内圆环和外圆环构成，归一化的最大半径分别为r1＝0.09、r2＝0.36、r3＝1，位相值分别为0、Φ、0，Φ的取值范围是0.1π～0.9π，即中心圆和外圆环是同位相，内圆环和中心圆的位相差为0.1π～0.9π。

对于NA＝0.65的高数值孔径物镜系统，压缩比G<0.95，斯涅尔比S>0.9的前提下，得到旁瓣比M最小的中心圆、内环和外环的归一化的最大半径分别为r1＝0.09、r2＝0.36、r3＝1，位相值分别为为0、Φ、0，所述的Φ＝0.3π。

本发明的技术效果

将本发明超分辨相位板应用于实际的光头之中，进行动态的参数检测和读盘测试，Jitter值等性能参数完全通过，并且能够顺利的读普通DVD和双面13G盘片甚至更高密度的盘片，从工程实际验证了此方案的可行性，为进一步的产业化奠定了基础。

附图说明

图1是本发明超分辨相位板红光高清光盘读取头的结构示意图

图2是本发明超分辨相位板的结构示意图

图中：1-半导体激光器光，2-光栅，3-半反半透镜，4-全反镜，5-准直透镜，6-相位板，7-高数值孔径物镜，8-红光高清光盘，9-电探测器，10-反馈电路，11-伺服驱动与控制电路。

具体实施方式

我们考虑到当物镜的数值孔径NA较大时，标量的计算结果可能不适用。首先用矢量理论计算了不同偏振方向光场在NA＝0.65的物镜后方的光场分布。通过比较，在NA＝0.65的前提下，在小压缩比时，标量是矢量计算的良好近似。设计了本发明超分辨相位板红光高清光盘读取头，请参阅图1，包括半导体激光器1、光栅2、半反半透镜3、全反镜4、准直透镜5、高数值孔径物镜7、红光高清光盘8、电探测器9、反馈电路10和伺服驱动与控制电路11，其特点是在所述的准直透镜5和高数值孔径物镜7之间设有超分辨相位板6，该超分辨相位板6，请参阅图2，由依次衔接的中心圆61、内圆环62和外圆环63构成，归一化的最大半径分别为r1＝0.09、r2＝0.36、r3＝1，位相值分别为为0、Φ、0，Φ的取值范围是0.1π～0.9π。用湿法刻蚀的方法，加工了一系列不同压缩比的超分辨相位板，位相深度从0.1π～0.9π。通过实际的读盘测试和CD/DVD评价仪的测试结果，找出了压缩比G＝0.98时，与现有商用光盘电子学系统基本上是匹配的。

最佳实施例是对NA＝0.65的高数值孔径物镜7，压缩比G<0.95，斯涅尔比S>0.9的前提下，得到旁瓣比M最小的中心圆61、内圆环62和外圆环63的归一化的最大半径分别为r1＝0.09、r2＝0.36、r3＝1，位相值分别为为0、Φ、0，所述的Φ＝0.3π。

将上述超分辨相位板6装入NA＝0.65的红光光头上，其中读盘测试结果如表1所示。可见，具有超分辨位相板6的光盘读取头可顺畅地读出商品化的CD、DVD和13G的测试盘片，甚至更高密度的15G测试盘片，此时，旁瓣比M<4％。其中，装入相位板前后的具体测试参数见表2和表3。

由表2和表3可以看出，加入位相板后，DVD和CD的抖动(Jitter)值均有减小，从7.56降到了7.13(对于DVD)；9.85降到了9.58(对于CD)，说明位相板发挥了积极作用。由于加入了位相板，导致激光二极管工作电流有所提高，从31.93升到了31.98(对于DVD)；36.13升到了31.98(对于CD)，这说明位相板的加入，轻微增加了系统的光能损耗。

综合来看，所有指标均符合工业生产。这就可以说明，目前我们所采用的超分辨相位板技术是可行的。本发明实现了超分辨相位板在实际动态读盘系统中的应用，为超分辨红光高清产业化奠定了基础。

表1 本发明超分辨位相板光头的读盘测试结果

光盘类型	CD	DVD	13G盘片	15G盘片
光盘类型	CD	DVD	13G盘片	15G盘片	加入超分辨位相板的光盘读取头	顺畅	顺畅	顺畅	顺畅

表2 主要测试参数(DVD检测仪)

	激光二极管工作电流(DVD Iop)[mA]	DVD抖动(DVD Jitter)[％]
	激光二极管工作电流(DVD Iop)[mA]	DVD抖动(DVD Jitter)[％]	装入相位板前	31.93	7.56
装入相位板后	31.98	7.13	装入相位板前	31.93	7.56

表3 主要测试参数(CD检测仪)

	激光二极管工作电流(CD Iop)[mA]	CD抖动(S-RF Jitter JITTER-CD)Ns
	激光二极管工作电流(CD Iop)[mA]	CD抖动(S-RF Jitter JITTER-CD)Ns	装入相位板前	36.13	9.84
装入相位板后	36.86	9.58	装入相位板前	36.13	9.84

Claims

1、一种超分辨相位板红光高清光盘读取头，包括半导体激光器(1)、光栅(2)、半反半透镜(3)、全反镜(4)、准直透镜(5)、高数值孔径物镜(7)、红光高清光盘(8)、电探测器(9)、反馈电路(10)和伺服驱动与控制电路(11)，其特征在于：在所述的准直透镜(5)和高数值孔径物镜(7)之间设有超分辨相位板(6)，该超分辨相位板(6)由依次衔接的中心圆(61)、内圆环(62)和外圆环(63)构成，归一化的最大半径分别为r1＝0.09、r2＝0.36、r3＝1，位相值分别为0、Φ、0，Φ的取值范围是0.1π～0.9π。

2、根据权利要求1所述的超分辨相位板红光高清光盘读取头，其特征在于所述的Φ＝0.3π。