專利名稱：超分辨光學(xué)讀取頭的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
超分辨光學(xué)讀取頭技術(shù)領(lǐng)域-新型髙密度光盤光學(xué)讀取頭，利用光學(xué)超分辨技術(shù)提高光盤存儲(chǔ) 密度。
背景技術(shù)：
隨著現(xiàn)代社會(huì)信息存儲(chǔ)和傳輸量的日益增加，超高密度、超大容 量、超快信息存儲(chǔ)技術(shù)越來越受到人們的關(guān)注，為了進(jìn)一步提高光盤 的存儲(chǔ)密度，人們進(jìn)行了大量的研究。提高存儲(chǔ)密度最直接的方法就 是減小聚焦光斑的尺寸，但是由于衍射效應(yīng)的存在，聚焦光斑的大小由激光波長(zhǎng)義和物鏡的數(shù)值孔徑NA決定0.6Ur =-旭r為聚焦光斑的半徑。因此，減小激光波長(zhǎng)義或增大數(shù)值孔徑NA均 可以減小光斑尺寸從而提高存儲(chǔ)密度。由于產(chǎn)生較短波長(zhǎng)的激光器其生產(chǎn)制作工藝非常復(fù)雜,價(jià)格昂貴; 大數(shù)值孔徑透鏡的設(shè)計(jì)非常困難，像差很難消掉，因此這兩種方法在 改變光斑尺寸方面的作用極其有限。光學(xué)超分辨技術(shù)是一種通過改變平行光路的振幅或位相分布，超 越衍射極限，得到較小的聚焦光斑的方法。超分辨位相板就是利用這 種技術(shù)，用光刻蝕在基片上刻上刻環(huán)，使通過它的光線振幅或位相改變，從而可以得到較小的光斑。因此，可以通過在光學(xué)頭中加入超分辨位相板減小光斑尺寸，從 而在不改變激光波長(zhǎng)和物鏡數(shù)值孔徑的情況下提高存儲(chǔ)密度。目前已 有專利將超分辨位相加入光學(xué)頭中,但由于位相板自身具有的體積和 重量，加入光學(xué)頭中勢(shì)必會(huì)對(duì)其產(chǎn)生影響，同時(shí)位相板的位置如置于 分束器后，當(dāng)光束被光盤反射回來時(shí)，會(huì)經(jīng)過位相板產(chǎn)生再次衰減，極大的影響了探測(cè)器光強(qiáng)；而且由于讀寫物鏡的移動(dòng)，會(huì)使固定的位 相板的中心與讀寫物鏡中心偏離，從而失去超分辨效果。針對(duì)這些問題，本實(shí)用新型提供了一種新型的超分辨光學(xué)讀取頭 結(jié)構(gòu)，能夠成功的解決此問題。發(fā)明內(nèi)容.-本實(shí)用新型要解決的技術(shù)問題在于，解決固定的位相板的中心與 讀寫物鏡中心偏離，從而失去超分辨效果，和超分辨位相板的放入問 題，提供超分辨光學(xué)讀取頭，減少對(duì)光學(xué)頭內(nèi)部結(jié)構(gòu)的改變，保持可 靠的超分辨效果。本實(shí)用新型的技術(shù)解決方案如下超分辨光學(xué)讀取頭，依次包括半導(dǎo)體激光器、準(zhǔn)直透鏡、分束器、 讀寫物鏡、聚焦物鏡和光電探測(cè)器，其特征在于在分束器和讀寫物 鏡之間的光路中放置反射鏡，它與讀寫物鏡固定，隨其移動(dòng)。如上所述的超分辨光學(xué)讀取頭，其特征在于與光軸成45度夾 角，從而使光線方向改變卯度。反射鏡固定在讀寫物鏡上，可以隨讀寫物鏡移動(dòng)，這樣讀寫物鏡 在移動(dòng)時(shí)可以保證光軸中心始終與超分辨刻環(huán)中心對(duì)準(zhǔn),保證超分辨 效應(yīng)的實(shí)現(xiàn)。如上所述的超分辨光學(xué)讀取頭，其特征在于分束器的側(cè)面上刻 有能產(chǎn)生超分辨衍射效應(yīng)的刻環(huán)，分束器的刻環(huán)側(cè)面位于光路中，刻 環(huán)中心與系統(tǒng)共軸。改進(jìn)的分束器具有衍射效應(yīng)，將具有衍射效應(yīng)的刻環(huán)刻在分束器 的側(cè)面上，這樣光線通過分束器時(shí)就可以改變其振幅分布，從而在不 用加入分立的超分辨位相板的情況下，由分束器直接產(chǎn)生超分辨效 應(yīng)，減少了對(duì)光學(xué)頭內(nèi)部結(jié)構(gòu)的改變；不需要在光路中再加入光學(xué)元 件。如上所述的超分辨光學(xué)讀取頭，其特征在于將分束器的刻環(huán)刻 在靠近激光器的側(cè)面。光束經(jīng)過光盤反射回來就不會(huì)被刻環(huán)二次衍 射，降低光能損失。與先前的技術(shù)相比本實(shí)用新型有以下優(yōu)點(diǎn)1、 反射鏡的加入解決了刻環(huán)與讀寫物鏡中心對(duì)準(zhǔn)問題，不必?fù)?dān)心 由于讀寫物鏡的移動(dòng)而中心偏離，失去超分辨效應(yīng)的問題。2、 不是將超分辨位相板作為一個(gè)元件加入光學(xué)頭的結(jié)構(gòu)中，而是 利用光學(xué)超分辨技術(shù)，將分束器變?yōu)榫哂醒苌湫?yīng)的分束器，將分束 器與超分辨位相板集成在一個(gè)器件上，不需為位相板的固定而費(fèi)神， 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。3、將超分辨分束器的刻環(huán)刻在靠近激光器的一面，避免光經(jīng)過光 盤反射再通過刻環(huán)二次衍射,對(duì)到達(dá)光點(diǎn)探測(cè)器上的能量和光點(diǎn)位置 產(chǎn)生影響。


圖1為本實(shí)用新型實(shí)施例的超分辨光學(xué)讀取頭的結(jié)構(gòu)原理圖。 圖2為超分辨分束器a面的正面結(jié)構(gòu)圖。 圖3為圖1實(shí)施例所得到的超分辨效果圖。
具體實(shí)施方式
附圖1中標(biāo)記說明1半導(dǎo)體激光器；2準(zhǔn)直透鏡；3超分辨分 束器；4反射鏡；5讀寫物鏡；6光盤；7聚焦透鏡；8光電探測(cè)器； 附圖3中標(biāo)記說明3a為采用一般分束器光盤上的光強(qiáng)分布曲線； 3b為采用超分辨分束器光盤上的光強(qiáng)分布曲線。圖1是本實(shí)用新型實(shí)施例的超分辨光學(xué)讀取頭的結(jié)構(gòu)原理圖1 是半導(dǎo)體激光器，2是準(zhǔn)直透鏡，3是超分辨分束器，4是反射鏡，5 是讀寫物鏡，6是光盤，7是聚焦物鏡，8是光電探測(cè)器。其特點(diǎn)是: 超分辨分束器3的a表面刻上具有衍射效應(yīng)的刻環(huán),在超分辨分束器 3和讀寫物鏡5之間加入與光軸成45度角的反射鏡4,反射鏡4和讀 寫物鏡5固定在一起(即圖中虛線方框標(biāo)注的部分)。超分辨分束器 表面a上的結(jié)構(gòu)見圖2所示，陰影部分代表位相為Ji的區(qū)域，空白部 分位相為0的區(qū)域。本實(shí)用新型實(shí)施例中超分辨分束器的刻環(huán)，采用的是雙環(huán)環(huán)帶結(jié)構(gòu)位相型，結(jié)構(gòu)如圖2所示。其中，^為內(nèi)環(huán)半徑，&2為外環(huán)半徑。 內(nèi)部空白區(qū)域位相為O,外部陰影環(huán)帶區(qū)域位相為ii 。經(jīng)過優(yōu)化得到 雙環(huán)結(jié)構(gòu)的位相型超分辨分束器其環(huán)帶歸一化半徑為ai=0.38269, a2=l,該結(jié)構(gòu)可以將原光點(diǎn)壓縮76.6%。圖3為采用超分辨分束器和未采用時(shí)，焦平面光強(qiáng)分布曲線對(duì)比 圖。3a為未加超分辨位相衍射環(huán)時(shí)的光強(qiáng)分布曲線，3b為加入超分 辨位相衍射環(huán)時(shí)的光強(qiáng)分布曲線。其中橫向?yàn)楣鈱W(xué)坐標(biāo)v，縱向?yàn)闅w 一化光強(qiáng)I。實(shí)際坐標(biāo)r可以由光學(xué)坐標(biāo)和實(shí)際坐標(biāo)的關(guān)系式 ;;=,^^得到。由圖3可見采用超分辨分束器之后光斑明顯減小。雖然只需在平行光路中改變振幅分布即可實(shí)現(xiàn)超分辨現(xiàn)象,即在 分束器的b表面也可以刻環(huán)，但是由于從光盤反射回來的光還要經(jīng) 過表面b才能到達(dá)光電探測(cè)器，會(huì)對(duì)光電探測(cè)器上的成像位置產(chǎn)生 影響，因此這里將刻環(huán)刻在a表面上，避免了這種情況的發(fā)生。將反射鏡與光軸成45度角加于讀寫物鏡前，與讀寫物鏡固定一 起，這樣讀寫物鏡移動(dòng)時(shí)，反射鏡同時(shí)移動(dòng)，平行光由反射鏡4反射 經(jīng)讀寫物鏡聚焦在光盤上，由圖1中可看到超分辨分束器a表面的刻 環(huán)中心始終與讀寫物鏡中心對(duì)準(zhǔn)，這樣就保證了超分辨效果的實(shí)現(xiàn)。
權(quán)利要求1、超分辨光學(xué)讀取頭，依次包括半導(dǎo)體激光器、準(zhǔn)直透鏡、分束器、讀寫物鏡、聚焦物鏡和光電探測(cè)器，其特征在于其特征在于在分束器和讀寫物鏡之間的光路中放置反射鏡，它與讀寫物鏡固定，隨其移動(dòng)。
2、 如權(quán)利要求1所述的超分辨光學(xué)讀取頭，其特征在于反射鏡 與光軸成45度夾角，從而使光線方向改變90度。
3、 如權(quán)利要求1或2所述的超分辨光學(xué)讀取頭，其特征在于分 束器的側(cè)面上刻有能產(chǎn)生超分辨衍射效應(yīng)的刻環(huán),分束器的刻環(huán)側(cè)面 位于光路中，刻環(huán)中心與系統(tǒng)共軸。
4、 如權(quán)利要求3所述的超分辨光學(xué)讀取頭，其特征在于將分束 器的刻環(huán)刻在靠近激光器的側(cè)面。
專利摘要超分辨光學(xué)讀取頭，依次包括半導(dǎo)體激光器、準(zhǔn)直透鏡、分束器、讀寫物鏡、聚焦物鏡和光電探測(cè)器，其特征在于在分束器和讀寫物鏡之間的光路中放置反射鏡，它與讀寫物鏡固定，隨其移動(dòng)。從而解決具有超分辨效應(yīng)的刻環(huán)中心必須與讀寫物鏡中心對(duì)準(zhǔn)才能產(chǎn)生超分辨效應(yīng)的問題。分束器的側(cè)面上刻有能產(chǎn)生超分辨衍射效應(yīng)的刻環(huán)，分束器的刻環(huán)側(cè)面位于光路中，刻環(huán)中心與系統(tǒng)共軸；將分束器與超分辨位相板集成在一個(gè)器件上，不需為位相板的固定而費(fèi)神，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。
文檔編號(hào)G11B7/135GK201111895SQ200720086678
公開日2008年9月10日 申請(qǐng)日期2007年8月24日 優(yōu)先權(quán)日2007年8月24日
發(fā)明者王莎莎, 昊 阮 申請(qǐng)人:昊 阮