CN1286090C

CN1286090C - 光存储特性静态测试系统

Info

Publication number: CN1286090C
Application number: CN 200410016971
Authority: CN
Inventors: 高秀敏; 徐文东; 干福熹; 王阳; 周飞; 张锋; 杨金涛
Original assignee: Shanghai Institute of Optics and Fine Mechanics of CAS
Current assignee: Shanghai Institute of Optics and Fine Mechanics of CAS
Priority date: 2004-03-16
Filing date: 2004-03-16
Publication date: 2006-11-22
Anticipated expiration: 2024-03-16
Also published as: CN1564257A

Abstract

一种光存储特性静态测试系统，包括测试和监视观察两大部分，其特征在于：该系统采用三维可编程纳米平台控制系统中的物镜进行三维移动，实现读写光点的逼近和扫描，扩大了可测样品的范围，实现了测量自动化。在信息写入和读出过程中，光点和样品可以存在慢速相对运动，从而该系统还可以进行光存储特性的准动态测试。照明光由光纤导入监视观察系统，光纤的传光效率高、柔韧性好、长度可视具体情况加工，使监视观察系统具有很好的灵活性。

Description

光存储特性静态测试系统

技术领域：

本发明与光存储材料有关，特别是一种光存储特性静态测试系统。主要用于一次写入光盘(CD-R)、可读写光盘(CD-RW)、高密度一次写入光盘(DVD-R)、高密度可读写光盘(DVD-RW)等光存储材料存储特性的静态测试和准动态测试。

技术背景：

光存储特性静态测试是指确定光存储材料信号对比度和擦除率与写入波长、写入功率、写入脉宽、擦除波长、擦除功率及擦除脉宽的关系，测量过程中，读写光点和存储材料没有相对移动。光存储特性动态测试是指读写光点和存储材料存在相对运动时的特性测试。

在先技术中，有一种光存储材料存储特性静态测试系统(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，但是，仍然存在一些不足：

1)在对光存储材料存储特性进行静态测试时，样品是在步进电机的驱动下实现一维扫描，手动平台实现逼近，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)监视观察系统中采用白炽灯作为光源，需要一些光束控制部件，使得观察系统灵活性较差；

3)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；

4)该测试系统采用样品扫描方式进行测试，对样品的要求较高，限制了测量系统的使用范围。

发明内容：

本发明要解决的问题在于克服上述在先技术的不足，提供一种光存储特性静态测试系统。

本发明的构思是：该系统采用三维可编程纳米平台控制系统中的物镜进行三维移动，实现读写光点的逼近和扫描，扩大了可测样品的范围，实现了测量自动化。在信息写入和读出过程中，光点和样品可以存在慢速相对运动，从而该系统还可以进行光存储特性的准动态测试。照明光由光纤束导入监视观察系统，光纤的传光效率高、柔韧性好、长度可视具体情况加工等优点使监视观察系统具有很好的灵活性。

本发明的技术解决方案如下：

1、一种光存储特性静态测试系统，包括测试和监视观察两大部分，如图1所示，其特点是：

所述的测试部分：包括激光器1，激光器1发出的激光束G₁为线偏振光；在激光束G₁前进方向上设有声光调制器2，一可编程声光调制控制器17与该声光调制器2相连；置于该声光调制器2负一级衍射激光前进方向上设有一反射镜3，该反射镜3的反射光束所在的轴向定义为光轴O₁O₂；在该光轴O₁O₂上依次有激光扩束镜4、立方偏光棱镜16、四分之一波片6和光谱分光镜10，该立方偏光棱镜16的光束入射面与光轴O₁O₂垂直，该立方偏光棱镜16的内部偏振分光膜与光轴O₁O₂成45°，它对S光透射，对P光反射；该四分之一波片6与光轴O₁O₂垂直，并且它的快轴方向与激光器1输出的线偏振光的偏振方向成45°；该光谱分光镜10的分光面与光轴O₁O₂成45°，沿光轴O₁O₂激光经光谱分光镜10反射所成的光束所在的轴向定义为光轴O₃O₄，激光束经过光谱分光镜10反射后沿着光轴O₃O₄传播；置于该光谱分光镜10反射光束前进方向上有的高数值孔径物镜8，高数值孔径物镜8的对称轴与光轴O₃O₄相重合，样品7的记录层位于高数值孔径物镜8的焦平面上；该高数值孔径物镜8位于三维可编程纳米平台9上，样品7的反射激光束经过高数值孔径物镜8、光谱分光镜10、四分之一波片6和立方偏光棱镜16形成探测光束G₂，在该探测光束G₂的前进方向上有光电探测器5；

所述的监视观察部分：包括光源14、光纤束13、透镜组12、分光镜11和图像观察器15；该透镜组12的对称轴与光轴O₃O₄重合，光源14和透镜组12之间由光纤13相连接，置于透镜组12光出射一侧的分光镜11的分光面与光轴O₃O₄成45°，样品7的反射光经该光谱分光镜10透射和分光镜11分光面反射，形成光束G₃；图像观察器15置于该光束G₃前进方向上。

本发明的光存储特性静态测试系统，包括测试和监视观察两大部分。如图1所示。

本发明的光存储特性静态测试系统如上所述结构，其工作过程大至是：在对样品7测试时，激光器1发出的单色线偏振光通过声光调制器2的调制，出射的负一级衍射光束经反射镜3反射后，沿着光轴O₁O₂传播。可编程声光调制控制器17控制声光调制器2，可以得到幅值、脉宽、波形和占空比可调的光脉冲信号。调制后的激光束经过激光扩束镜4扩束后，入射到立方偏光棱镜16。透过立方偏光棱镜16的线偏振光束经过四分之一波片6后变成圆偏振光，再通过光谱分光镜10，光谱分光镜10的分光面对激光器1的输出波长的光反射率较大，所以激光光束经分光镜10有很大部分的光被反射，射向高数值孔径物镜8，高数值孔径物镜8将平行光束会聚在被测样品7的记录层上。可编程三维纳米平台9控制高数值孔径物镜8，实现光点的逼近和扫描。样品7记录层的反射激光，沿原路返回，经过高数值孔径物镜8和光谱分光镜10入射到四分之一波片6上，经过四分之一波片6后，圆偏振光变为线偏振光，且偏振方向与激光器1输出的线偏振光的偏振方向成90度角，故此光束被立方偏光棱镜16的分光面反射，光电探测部件5对该反射光探测，实现光存储特性静态测试。在测量时，可以通过三维可编程纳米平台9控制高数值孔径物镜8慢速移动，以进行光存储特性准动态测试。

在测量的同时，光源14发出的光由光纤束13导入监视观察系统，依次经过透镜组12、分光镜11、光谱分光镜10和高数值孔径物镜8。高数值孔径物镜8将照明光束会聚在被测样品7的记录层上，照亮测试区域。被测样品7记录层的反射照明光再依次经过高数值孔径物镜8、透过光谱分光镜10，被分光镜11反射后，射入图像观察器15。图像观察单元15得到测试区的图像，从而可以监视测量过程，观察记录光斑。

与在先技术相比，本发明的主要优点是：

1)采用三维可编程控制纳米平台控制系统中的高数值孔径物镜8，实现光点的逼近和扫描，降低了对样品7的要求，同时便于测量自动化。

2)在信息写入和读出的过程中，用三维可编程纳米平台9控制系统中的高数值孔径物镜8，使光点和样品之间存在慢速相对运动，从而可以进行光存储特性的准动态测试。

3)照明光由光纤13导入监视观察系统中，光纤传光效率高、柔韧性好、长度可视具体情况加工，使监视观察系统具有很好的灵活性。

4)采用可编程声光调制控制器，容易调节光信号的幅值、脉宽、波形和占空比等参数。

附图说明：

图1是本发明的光存储特性静态测试系统最佳实施例示意图。

具体实施方式：

图1是本发明的光存储特性静态测试系统最佳实施例示意图。本实施例中激光器1采用Kr离子混合气体激光器，型号为BeamLock 2060；高数值孔径物镜8采用Nikon物镜，放大率40，数值孔径是0.95；光源14采用LW Scientific，Inc的ALPHA-1501光源；激光扩束镜4的扩束倍数是5～6倍；声光调制器2采用A.A Sa公司生产的型号为AA.MQ.180/A0.2-UV的声光调制器，光波长范围为325-450nm，通光孔径为0.2×1mm²，载频为180MHz；三维可编程纳米平台9由PhysikInstrument(PI)公司的纳米平台和卓立汉光公司的步进电机构成；可编程声光调制控制器17由TI公司的TMS320C5402系列DSK和A.A Sa公司生产的声光调制器控制器构成；图像观察器15采用Pixera生产的CCD，它是1.2 Million Pixels。测试可以由DSP、单片机或DSK编程控制。本实施例采用计算机进行编程控制，监视器与CCD相连用于观察。

本具体实施例的光存储特性静态测试系统包括测试和监视观察两大部分。测试部分包括激光器1，激光器1发出的激光束G₁为线偏振光；在激光束G₁前进方向上由声光调制器2；可编程声光调制控制器17与控制声光调制器2相连，可编程声光调制控制器17用于控制声光调制器2产生所需要的光信号；置于声光调制器2负一级衍射光出射一侧的反射镜3；置于反射镜3反射光束前进方向上的激光扩束镜4，激光扩束镜4的对称轴与光轴O₁O₂重合，它将激光束G₁准直扩束；置于激光扩束镜4光出射一侧，光轴O₁O₂上的立方偏光棱镜16，立方偏光棱镜16的激光束入射面与光轴O₁O₂垂直，且立方偏光棱镜16的内部偏振分光膜与光轴O₁O₂成45度角，它对S光透射，对P光反射，也就是说，激光器1输出的线偏振光可以完全透过立方偏光棱镜16的偏振分光膜；置于立方偏光棱镜16透射光束一侧的四分之一波片6与光轴O₁O₂垂直，并且它的快轴方向与激光器1输出的线偏振光的偏振方向成45度角；置于光轴O₁O₂上的光谱分光镜10，该光谱分光镜10位于四分之一波片6的激光出射一侧，光谱分光镜10的分光面与光轴O₁O₂成45度角，沿光轴O₁O₂经光谱分光镜10反射所成的光束所在的轴向定义为光轴O₃O₄，激光束经过光谱分光镜10反射后沿着光轴O₃O₄传播；包括置于光谱分光镜10反射光束前进方向上的高数值孔径物镜8，高数值孔径物镜8的对称轴与光轴o₃o₄相重合，高数值孔径物镜10的焦点位于样品7的记录层上；包括控制高数值孔径物镜8移动的三维可编程纳米平台9。样品7反射的激光经过高数值孔径物镜8、光谱分光镜10、四分之一波片6和立方偏光棱镜16形成光束G₂。测试部分还包括用于探测光束G₂的光电探测器5。监视观察部分包括光源14；包括与光源14相连接，用于传输光的光纤13，光纤13出射光的对称轴与光轴O₃O₄重合；包括置于光纤束13出射光束前进方向上的透镜组12，透镜组12的对称轴与光轴O₃O₄重合；包括置于透镜组12光出射一侧的分光镜11，分光镜11的分光面与光轴O₃O₄成45度角，样品7反射的照明光经过分光镜11分光面反射，形成光束G₃；包括置于光束G₃前进方向上的图像观察器15。

使用本发明进行信号对比度测量过程如下。激光器1输出激光，可编程声光调制控制器17控制声光调制器2输出光脉冲，并且调节声光调制器2方位得到负一级衍射光最强。负一级衍射光束通过反射镜3反射后，沿着光轴O₁O₂传播。依次经过立方偏光棱镜16和四分之一波片6后，由光谱分光镜10反射，沿光轴O₃O₄传播。高数值孔径物镜8将平行光束会聚，三维可编程纳米平台9控制高数值孔径物镜8，从而实现光点逼近，使高数值孔径物镜8的焦点在被测样品7的记录层上。被测样品7记录层反射的激光经过高数值孔径物镜8和光谱分光镜10，入射到四分之一波片6上。经过四分之一波片6后，圆偏振光变为线偏振光，且偏振方向与激光器1输出的线偏振光的偏振方向成90度角，故此光束被立方偏光棱镜16的分光面反射，光电探测部件5对反射光探测。在测量的同时，光源14发出的光由光纤束13导入监视观察系统，依次经过透镜组12、分光镜11、光谱分光镜10和高数值孔径物镜8，照亮所测试的区域。测样品7记录层反射的照明光再依次经过高数值孔径物镜8、光谱分光镜10、分光镜11，分光镜11的反射光射入图像观察单元15，监视器与图像观察单元15相连，监视测量过程。再由可编程声光调制控制器17控制声光调制器2，使负一级衍射光是一个幅值较小的光脉冲信号，光束同样经上述过程会聚于同一个记录点，由于功率较小不能引起记录介质的变化，故可以用来检测记录点反射率。光电探测器5检测光信号。这是一次写入过程和读取过程。信息写入前后两次光电探测器5探测信号的差值就是信号对比度。

使用本发明进行擦除率测试过程如下：先进行一次读过程，记录此时的光电探测器5输出信号，再进行一次写过程，随后擦除一次，声光调制器2将光脉冲信号幅值调制成介于写入和读取所用脉冲幅值之间，再读取一次，记录此时的光电探测器5输出信号，两次光电探测器5探测信号的差值就是擦除率。

在进行一次写入、读取或擦除过程后，三维可编程控制纳米平台9控制高数值孔径物镜8，实现光点在样品7记录层面上二维移动，改变脉冲信号的周期、幅值、波形等性质，再多次重复进行写入、读取或擦除过程，便可以给出光存储材料存储特征曲线。如果在写入、读取或擦除过程中控制高数值孔径物镜8移动，使光点和被测样品7之间存在慢速相对运动，则为光存储特性动准动态测试，本发明能进行光存特性静态测试和准动态测试。

按照上述步骤，本发明光存储特性静态测试系统实现了光存储材料存储特性的静态测试和准动态测试，并且克服了在先技术中的不足之处。

Claims

1、一种光存储特性静态测试系统，包括测试和监视观察两大部分，其特征在于：

所述的测试部分：包括激光器(1)，激光器(1)发出的激光束G₁为线偏振光；在激光束G₁前进方向上设有声光调制器(2)，一可编程声光调制控制器(17)与该声光调制器(2)相连；该声光调制器(2)负一级衍射激光前进方向上设有一反射镜(3)，反射镜(3)的反射光束所在的轴向定义为光轴O₁O₂；在该光轴O₁O₂上依次有激光扩束镜(4)、立方偏光棱镜(16)、四分之一波片(6)和光谱分光镜(10)，该立方偏光棱镜(16)的光束入射面与光轴O₁O₂垂直，该立方偏光棱镜(16)的内部偏振分光膜与光轴O₁O₂成45°，它对S光透射，对P光反射；该四分之一波片(6)与光轴O₁O₂垂直，并且它的快轴方向与激光器(1)输出的线偏振光的偏振方向成45°；该光谱分光镜(10)的分光面与光轴O₁O₂成45°，沿光轴O₁O₂传输的光束经光谱分光镜(10)反射所成的光束所在的轴向定义为光轴O₃O₄，置于该光谱分光镜(10)反射光束前进方向的光轴O₃O₄上依次为高数值孔径物镜(8)和样品(7)，该高数值孔径物镜(8)位于三维可编程纳米平台(9)上且该高数值孔径物镜8的对称轴与光轴O₃O₄相重合，样品(7)的记录层位于高数值孔径物镜(8)的焦平面；样品(7)的反射激光束经过高数值孔径物镜(8)、光谱分光镜(10)、四分之一波片(6)和立方偏光棱镜(16)形成探测光束G₂，在该探测光束G₂的前进方向上有光电探测器(5)；

所述的监视观察部分：包括光源(14)、光纤(13)、透镜组(12)、分光镜(11)和图像观察器(15)；该透镜组(12)的对称轴与光轴O₃O₄重合，光源(14)和透镜组(12)之间由光纤(13)相连接，置于透镜组(12)光出射一侧的分光镜(11)的分光面与光轴O₃O₄成45°，样品(7)反射的照明光经该光谱分光镜(10)透射和分光镜(11)分光面反射，形成光束G₃；图像观察器(15)置于光束G₃前进方向上。