CN1259560C - 模块化蓝光光存储性能测试装置 - Google Patents
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Abstract
一种模块化蓝光光存储性能测试装置，采用模块化设计，由激光调制模块、控制解调模块、光电探测模块、光点扫描模块和观察显微模块构成。本发明装置可以对蓝光光存储材料存储特性的进行静态和准动态测试。采用调制解调技术排除外界光干扰。纳米光点扫描方式提高记录点的重复定位精度。具有易于扩充升级、维护方便和读出精度高的特点。
Description
技术领域
本发明与光存储性能测试有关，特别是一种模块化蓝光光存储性能测试装置。主要用于蓝光一次写入、可擦重写等光存储材料存储特性的静态和准动态测试。
技术背景
光存储现在已经成为很大的产业，其中一个重要发展趋势就是短波蓝光光存储。研究蓝光光存储材料，相应的测试装置必不可少。在先技术中，有一种光存储材料存储特征静态测试系统(参见发明专利“光存储材料存储特性静态测试系统”，申请号：01126359.8)。该光存储材料存储特性静态测试系统具有相当的优点。尽管可以将功能扩充，对蓝光光存储性能进行测试，但是，仍然存在一些不足：
1)在对光存储材料存储特征进行静态测试时，样品是在步进电机的驱动下实现扫描，这种方式不利于记录点的重复观测和光存储特性测试的自动化；
2)只能对光存储材料存储特性进行静态测试，对动态或准动态测试无能为力；
3)该测试系统采用样品扫描方式进行测试，限制了测量系统的使用范围；并且模块化设计程度不高，不便于扩充升级和维护。
发明内容
本发明要解决的问题在于克服了上述在先技术的不足，提供一种模块化蓝光光存储性能测试装置，它应具有模块化程度高、采用调制解调技术、纳米精度调焦和光点逼近扫描方式等特点。
本发明的基本构思是：
本发明提供一种模块化蓝光光存储性能测试装置。整套系统采用了模块化设计，由激光调制模块、控制解调模块、光电探测模块、光点扫描模块和观察显微模块构成，可以对蓝光光存储材料存储特性的进行静态和准动态测试。采用调制解调技术排除外界光干扰。纳米光点扫描方式提高记录点的重复定位精度。具有易于扩充升级、维护方便和读出精度高的特点。
本发明的技术解决方案如下：
一种模块化蓝光光存储性能测试装置，其特征在于它由激光调制模块、控制解调模块、光电探测模块、光点扫描模块和观察显微模块构成：
所述的激光调制模块包括激光器、置于该激光器光出射方向上依次是激光调制器、小孔和扩束镜，与该激光调制器相连的激光调制控制器；
所述的控制解调模块包括信号发生器、系统控制器、和解调电路板，该信号发生器分别与激光调制器控制器和解调电路板相连，该系统控制器的输出分别与信号发生器、光点扫描模块的扫描器相连，该解调电路板的输出接系统控制器的输入端；
所述的光电探测模块包括光电探测器和置于扩束镜光出射方向上的偏振分光镜，该偏振分光镜的反射光路上置有四分之一波片，四分之一波片的长轴方向与入射偏振光偏振方向成45°，扩束镜出射的线偏振光被偏振分光镜反射后，经过四分之一波片转化为圆偏振光，射向观察显微模块中的光谱分光镜，光谱分光镜对于工作波长蓝光具有高反射率，对于其他波长光为高透射率，在激光光束被光谱分光镜反射的反射光前进方向上置有光点扫描模块；
该光点扫描模块包括对称轴重合的扫描器和显微物镜，激光光束经过扫描器和显微物镜聚焦在样品上，由样品反射回来的光束再经过光点扫描模块、光谱分光镜、四分之一波片转化为线偏振光，且偏振方向与激光器出射激光的偏振方向成90°，所以该光束透过偏振分光镜射在光电探测器上，该探测器的输出端与所述的解调电路板的输入端相连；
所述的观察显微模块还包括白光光源，置于该白光光源光出射方向上的白光分光镜和图像采集器，所述的图像采集器、白光分光镜、光谱分光镜和显微物镜同光轴，该图像采集器与系统控制器相连。
所述的偏振分光镜对来自激光器的光高反，而对从样品反射回来的光高透。
所述的扫描器是一纳米扫描平台
所述的扩束镜出射端置有激光反射镜，该激光反射镜反射面和偏振分光镜的分光面平行。
本发明的模块化蓝光光存储性能测试装置的工作过程为：激光器发出的偏振光束经过激光调制器后，调整小孔位置，使得正一级(或负一级)衍射光束通过扩束镜扩束，被偏振分光镜反射，经过四分之一波片后转化为圆偏振光束射向光点探测模块。经过扫描器和显微物镜聚焦在样品上。从样品反射回来的光束再经过光点扫描模块、光谱分光镜、四分之一波片转化为线偏振光，且偏振方向与激光器出射激光的偏振方向成90°，所以它能透过偏振分光镜打在光电探测器。白光光源发射出的白光光束被白光分光镜反射后，再经过光谱分光镜、扫描器和显微物镜聚焦在样品上，反射回来的白光经过光点扫描模块、光谱分光镜后，透过白光分光镜成像于图像采集器。该图像采集器将采集到的信号传给系统控制器进行显示处理，或者直接接到监视器上显示，实现对实验过程的监测。
在进行光存储特性测量时，系统控制器控制信号发生器将调制电信号发给激光调制器的激光调制控制器，实现对激光光束进行调制，同时将同步电信号输入解调电路板。调制后的光束经过上述的光路后被光电探测器接受。光电探测器将调制光信号转化成调制电信号，输入解调电路板，将信号解调出来供系统控制器进一步处理，得到激光作用在样品上与反射率相关的性能。系统控制器可以控制扫描器，带动显微物镜进行光学焦点的逼近扫描。同时可以通过观察显微模块观察实验实时情况，例如激光作用在样品上引起的形貌变化。
本发明的优点：与在先技术相比，
1)首先是整套系统采用了模块化设计，系统功能易于扩充升级，维护方便，每个模块还可以单独用于其它系统中；
2)本测试系统在读出时采用了调制解调技术，排除外界光源干扰，降低了电路噪声的影响，使读出精度大幅度提高；
3)采用纳米移动平台，由于分辨率高，可以执行高精度的调焦动作，由于移动的直线性好，光点移动时可以始终保持在样品记录层上，由于具有极高的稳定性，可以保证读出的和记录的是同一个点，由于方向重复性好，保证可以反复在一条线上移动，从而可以实现准动态的性能；
4)偏振分光镜对激光器出射的光反射，对于样品反射回来的光二次经过偏振分光镜透射。此类偏振分光镜易于加工；
5)系统中耦合有白光显微观察模块，直接观察聚焦的过程，确定聚焦的好坏，并可对样品表面和记录点进行直接观察。
附图说明
图1为本发明的第一实施例示意图。
图2为本发明的第二实施例示意图。
图3为本发明进行变功率测试时的控制流程图。
图4为本发明的进行光存储性能动态测试的控制流程图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。
第一实施例
本实施例的模块化蓝光光存储性能测试装置的具体结构如图1所示。本发明模块化蓝光光存储性能测试装置由激光调制模块1、控制解调模块2、光电探测模块3、光点扫描模块4和观察显微模块6构成。激光调制模块1包括激光器101、置于激光器101光出射方向上的激光调制器102、小孔105、扩束镜103和与光调制器102相连的光调制器控制器104。控制解调模块2包括系统控制器202、与系统控制器202相连的信号发生器201和解调电路板203。信号发生器201与光调制器控制器104和解调电路板203相连。光电探测模块3包括光电探测器301、置于扩束镜103光出射方向上的偏振分光镜302，偏振分光镜302反射光路上置有四分之一波片303，四分之一波片303的长轴方向与入射偏振光偏振方向成45度角，扩束镜103出射的线偏振光被偏振分光镜302反射后，经过四分之一波片303转化为圆偏振光，射向观察显微模块6中的光谱分光镜602，光谱分光镜602对于工作波长的蓝光高反射率，对于其他波长光高透射率。激光光束被光谱分光镜602反射光前进方向上置有光点扫描模块4。光点扫描模块4包括对称轴重合的扫描器401和显微物镜402。激光光束经过扫描器401和显微物镜402聚焦在样品5上。反射回来的光束再经过光点扫描模块4、光谱分光镜602、四分之一波片303转化为线偏振光，且偏振方向与激光器101出射激光的偏振方向成90度角，所以透射偏振分光镜302打在光电探测器301。观察显微模块6还包括白光光源601、置于白光光源601光出射方向上的白光分光镜603和图像采集器604。白光分光镜603将白光光路引入激光光路。图像采集器604、白光分光镜603、光谱分光镜602和显微物镜402同轴。
本实施例的模块化蓝光光存储性能测试装置的工作过程：
激光器101发出的偏振光束经过激光调制器102后，调整小孔105位置，使得正一级(或负一级)衍射光束通过扩束镜103扩束，被偏振分光镜302反射，经过四分之一波片303后转化为圆偏振光束，经光谱分光镜602反射进入光点探测模块4。经过扫描器401和显微物镜402聚焦在样品5上。反射回来的光束再经过光点扫描模块4、光谱分光镜602、四分之一波片303转化为线偏振光，且偏振方向与激光器101出射激光的偏振方向成90°，所以透射偏振分光镜302打在光电探测器301。白光光源601的白光被白光分光镜603反射后，再经过光谱分光镜602、扫描器401和显微物镜402聚焦在样品5上，反射回来的白光经过光点扫描模块4、光谱分光镜602后，透射白光分光镜603成像于图像采集器604上。图像采集器604可将采集到的信号传给系统控制器202进行显示处理，以实现对实验过程的监测。
在进行光存储特性测量时，系统控制器202控制信号发生器201将调制电信号发给光调制器102的光调制控制器104，实现对激光光束进行调制，同时将同步电信号输入解调电路板203。调制后的光束经过上述光路后被光电探测器301接受。光电探测器301将调制光信号转化成调制电信号，输入解调电路板203，将信号解调出来供系统控制器202进一步处理，得到激光作用在样品上与反射率相关的性能。系统控制器202控制扫描器401，带动显微物镜402进行光学焦点的逼近扫描。同时可以通过观察显微模块6观察实验实时情况，例如激光作用在样品5上引起的形貌变化。图3为本发明进行变功率测试时的控制流程图。图4为本发明的进行光存储性能动态测试的控制流程图。
实施例中激光器101采用美国SpectroPhysics公司生产的型号为2060的Kr离子混合气体激光器，选择的工作波长为406.7nm。激光调制器102采用型号为AA.MQ.180/A0.2-UV的激光调制器，由法国A.A Sa公司生产，光波长范围为325-450nm，通光孔径为0.2×1mm2，载频为180MHz。激光调制控制器104为与激光调制器102相配套的180型控制器。扩束镜103由负-正型透镜组构成，扩束倍率为6。信号发生器201为基于TI公司的TMS320C5402系列DSK的可编程多通道信号发生器，最窄电信号脉宽为30ns，同步信号为50kHz。系统控制器202采用台湾研华公司生产的型号为IPC-6806P3-20ZB工控机，内配有研华的1710HG数据采集卡和中科院大恒公司的DH_CG300图像采集卡。解调电路板203是一种具有信号放大率可调的解调电路。光电探测器301为日本HAMAMATSU公司生产的型号为S1223-1型Si PIN光电二极管。偏振分光镜302由上海光机所生产。四分之一波片303由定做，工作波长为406.7nm。扫描器401为德国PI公司生产的P-844型纳米扫描平台。白光光源601由LW Sientific，Inc公司生产。显微物镜402为日本Nikon公司生产的LU plan 100x/0.95显微物镜。光谱分光镜602和白光分光镜603由上海光机所定做。图像采集器604采用日本Pixera生产的CCD与消色差双胶合透镜构成，CCD是1.2Million Pixels。
第二具体实施例
第二具体实施例结构如图2所示。该模块化蓝光光存储性能测试装置的特点是在扩束镜103出射端置有激光反射镜304，该激光反射镜304反射面和偏振分光镜302分光面平行，由此使装置的光路发生了变化。工作原理和使用方法均与第一具体实施例完全相同。本发明的模块化蓝光光存储性能测试装置，可以很好地对光存储材料进行研究。
Claims (2)
1、一种模块化蓝光光存储性能测试装置，其特征在于它由激光调制模块(1)、控制解调模块(2)、光电探测模块(3)、光点扫描模块(4)和观察显微模块(6)构成：
所述的激光调制模块(1)包括激光器(101)，置于该激光器(101)光出射方向上依次是激光调制器(102)、小孔(105)和扩束镜(103)，与该激光调制器(102)相连的激光调制控制器(104)；
所述的控制解调模块(2)包括信号发生器(201)、系统控制器(202)、和解调电路板(203)，该信号发生器(201)分别与激光调制器控制器(104)和解调电路板(203)相连，该系统控制器(202)的输出分别与信号发生器(201)、光点扫描模块(4)的扫描器(401)相连，该解调电路板(203)的输出接系统控制器(202)；
所述的光电探测模块(3)包括光电探测器(301)和置于扩束镜(103)光出射方向上的偏振分光镜(302)，该偏振分光镜(302)的反射光路上置有四分之一波片(303)，四分之一波片(303)的长轴方向与入射偏振光偏振方向成45°，扩束镜(103)出射的线偏振光被偏振分光镜(302)反射后，经过四分之一波片(303)转化为圆偏振光，射向观察显微模块(6)中的光谱分光镜(602)，光谱分光镜(602)对于工作波长蓝光具有高反射率，对于其他波长光为高透射率，在激光光束被光谱分光镜(602)反射的反射光前进方向上置有光点扫描模块(4)；
该光点扫描模块(4)包括对称轴重合的扫描器(401)和显微物镜(402)，激光光束经过扫描器(401)和显微物镜(402)聚焦在样品(5)上，反射回来的光束再经过光点扫描模块(4)、光谱分光镜(602)、四分之一波片(303)转化为线偏振光，且偏振方向与激光器(101)出射激光的偏振方向成90°，所以该光束透过偏振分光镜(302)射在光电探测器(301)上，该探测器(301)的输出端与所述的解调电路板(203)的输入端相连；
所述的观察显微模块(6)还包括白光光源(601)，置于该白光光源(601)光出射方向上的白光分光镜(603)，图像采集器(604)，所述的图像采集器(604)、白光分光镜(603)、光谱分光镜(602)和显微物镜(402)同光轴，该图像采集器(604)与系统控制器(202)相连；
所述的偏振分光镜(302)对来自激光器(101)的光高反，而对从样品(5)反射回来的光高透；
所述的扫描器(401)是一纳米扫描平台。
2、根据权利要求1所述的模块化蓝光光存储性能测试装置，其特征在于所述的扩束镜(103)出射端置有激光反射镜(304)，该激光反射镜(304)反射面和偏振分光镜(302)分光面平行。
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