專利名稱：基于光子篩的藍(lán)光光學(xué)頭的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于光盤存儲技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種基于光子篩的藍(lán)光光學(xué)頭。
背景技術(shù)：
隨著光存儲技術(shù)的發(fā)展，藍(lán)光光盤成為一個新的熱點。與 傳統(tǒng)DVD相比，藍(lán)光波長更短，聚焦光斑更小，因此藍(lán)光光盤存儲容量更大。聚焦光斑的大小是光盤存儲的決定性因素，縮小光斑尺寸可以通過縮短波長和增大數(shù)值孔徑實現(xiàn)。藍(lán)光光學(xué)頭光源采用波長為405nm的藍(lán)色激光，物鏡是通過多個透鏡經(jīng)微米級的裝校構(gòu)成。但是，人們對光盤存儲容量的要求越來越高，就必須采用更短的波長和更高的數(shù)值孔徑。波長的縮短不但給激光二極管的技術(shù)帶來挑戰(zhàn)，也極大增加了物鏡的設(shè)計難度。在短波長區(qū)域，一般的光學(xué)材料具有很高的吸收，需要采用特種玻璃。同時，高數(shù)值孔徑也極大增加了聚焦物鏡的復(fù)雜程度，設(shè)計、制作和裝配都極其不容易。這些都增加了制作成本，不利于產(chǎn)品的廣泛使用。

發(fā)明內(nèi)容
為克服上述技術(shù)的不足，突破傳統(tǒng)聚焦物鏡的限制，本發(fā)明的目的是提供一種基于光子篩的藍(lán)光光學(xué)頭。為達(dá)成所述目的，本發(fā)明提供一種基于光子篩的藍(lán)光光學(xué)頭，其解決技術(shù)問題的方案包括藍(lán)光激光二極管、準(zhǔn)直透鏡、偏振分光棱鏡、偏振片、光子篩、光盤、柱透鏡、光電探測器；在藍(lán)光激光二極管發(fā)出的光束線上設(shè)置藍(lán)光激光二極管、準(zhǔn)直透鏡、偏振分光棱鏡、偏振片、光子篩和光盤，在偏振分光棱鏡的反射光束線上設(shè)置柱透鏡和光電探測器，藍(lán)光激光二極管發(fā)出的光經(jīng)過準(zhǔn)直透鏡后成為平行光，平行光透過偏振分光棱鏡生成P線偏振光，P線偏振光經(jīng)過偏振片生成圓偏振光，并圓偏振光入射到光子篩上，由光子篩將圓偏振光聚焦到光盤的表面，并再從光盤的表面反射出圓偏振光，圓偏振光再次經(jīng)過偏振片調(diào)制，將圓偏振光變?yōu)镾線偏振光并由偏振分光棱鏡反射,使S偏振光經(jīng)過柱透鏡被光電探測器接收并轉(zhuǎn)換為電信號。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比的有益效果為由于光子篩是用不同孔徑的透光孔取代菲涅耳波帶片的透光環(huán)帶形成的衍射光學(xué)元件，具有超分辨聚焦特性，具有高分辨力、體積小、重量輕和易復(fù)制的特點。與波帶片相比，光子篩分辨力不再取決于最外環(huán)寬度，降低了對最小加工尺寸的要求。光子篩上的透光孔的分布，使得光子篩能夠抑制旁瓣和高階衍射，增加成像對比度。對于光子篩的制作而言，可以通過電子束直寫方式制作母版，再通過X射線復(fù)制技術(shù)或傳統(tǒng)光刻技術(shù)進(jìn)行復(fù)制。光子篩的結(jié)構(gòu)與傳統(tǒng)物鏡比較，在相同的入射光波長405nm時，光子篩的聚焦光斑更小，并且具有體積小、重量輕和易復(fù)制的特點。將現(xiàn)有的藍(lán)光光學(xué)頭中的聚焦物鏡改為光子篩，降低了聚焦物鏡的復(fù)雜程度和裝校難度，從而能夠獲得更大的數(shù)值孔徑；同時也降低了對鏡片材料的依賴，即使波長小于405nm，同樣具有很好的聚焦性能，在以后可能發(fā)展的極短波長光盤具有更大的發(fā)展?jié)摿Α?br> 本發(fā)明的極限分辨力的限制在于光子篩的制作，而不受衍射極限的限制，只要能夠加工出合適的光子篩就能夠得到足夠小的聚焦光斑。該系統(tǒng)利用光子篩良好的聚焦性能，只需在傳統(tǒng)的光學(xué)頭上做少量的改動就可以實現(xiàn)納米級光斑的聚焦，既能縮小光斑尺寸，又降低了制作成本，并且具有更好的發(fā)展?jié)摿Α?br>

圖I為本發(fā)明裝置示意圖。 圖2為光子篩示意圖。圖3光子篩側(cè)面圖。
具體實施例方式為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚明白，以下結(jié)合具體實施例，并參照附圖，對本發(fā)明進(jìn)一步詳細(xì)說明。如圖I所不基于光子篩的藍(lán)光光學(xué)頭由藍(lán)光激光二極管I、準(zhǔn)直透鏡2、偏振分光棱鏡3、偏振片4、光子篩5、光盤6、柱透鏡7、光電探測器8組成；在藍(lán)光激光二極管I發(fā)出的光束線上設(shè)置準(zhǔn)直透鏡2、偏振分光棱鏡3、偏振片4、光子篩5和光盤6,在偏振分光棱鏡3的反射光束線上設(shè)置柱透鏡7和光電探測器8，藍(lán)光激光二極管I發(fā)出的光經(jīng)過準(zhǔn)直透鏡2后成為平行光，平行光透過偏振分光棱鏡3生成P線偏振光，P線偏振光經(jīng)過偏振片4生成圓偏振光，并圓偏振光入射到光子篩5上，由光子篩5將圓偏振光聚焦到光盤6的表面，并再從光盤6的表面反射出圓偏振光，圓偏振光再次經(jīng)過偏振片4調(diào)制，將圓偏振光變?yōu)镾線偏振光并由偏振分光棱鏡3反射,使S偏振光經(jīng)過柱透鏡7被光電探測器8接收并轉(zhuǎn)換為電信號。所述電信號是從光盤6內(nèi)已存儲信息中讀出的存儲信息的信號和用作聚焦、尋軌伺服的工作信號。所述藍(lán)光激光二極管I的輸出功率為0. lmw-50mw,發(fā)光波長為405nm時，能實現(xiàn)直徑小于300nm的聚焦光斑；所述聚焦光斑與入射波長近似為正比關(guān)系，采用小于405nm短波長，用于線性地減小聚焦光斑尺寸。所述偏振分光棱鏡3由兩個直角棱鏡粘合而成，兩個直角棱鏡的結(jié)合面上鍍有偏振反射膜，透過P線偏振光，反射S線偏振光。所述偏振片4為X/4波片，\為入射波長。所述光子篩5的結(jié)構(gòu)是由透明基底33和不透明金屬層32組成，在不透明金屬層32上刻蝕有不同直徑的多個透光孔31 ;在相同的入射光波長405nm時,光子篩5用于實現(xiàn)直徑小于300nm的聚焦光斑。利用光子篩5良好的聚焦性能,在藍(lán)光光盤6上聚焦,實現(xiàn)光
盤6寫入。所述光電探測器8接收的光波波長為405nm，或小于405nm的短波長。如圖2、圖3所示光子篩5是由透明基底33和不透明金屬層32組成。在不透明金屬層上32通過電子束蝕刻有不同直徑的多個透光孔31，透光孔31用來取代波帶片的透光環(huán)帶。光子篩5的具體設(shè)計過程如下給定光子篩5的入射波長\、焦距f和直徑D，計算出最邊緣的環(huán)帶數(shù)N即
權(quán)利要求
1.基于光子篩的藍(lán)光光學(xué)頭，其特征在于包括藍(lán)光激光二極管、準(zhǔn)直透鏡、偏振分光棱鏡、偏振片、光子篩、光盤、柱透鏡、光電探測器；在藍(lán)光激光二極管發(fā)出的光束線上設(shè)置藍(lán)光激光二極管、準(zhǔn)直透鏡、偏振分光棱鏡、偏振片、光子篩和光盤，在偏振分光棱鏡的反射光束線上設(shè)置柱透鏡和光電探測器，藍(lán)光激光二極管發(fā)出的光經(jīng)過準(zhǔn)直透鏡后成為平行光，平行光透過偏振分光棱鏡生成P線偏振光，P線偏振光經(jīng)過偏振片生成圓偏振光，并圓偏振光入射到光子篩上，由光子篩將圓偏振光聚焦到光盤的表面，并再從光盤的表面反射出圓偏振光，圓偏振光再次經(jīng)過偏振片調(diào)制,將圓偏振光變?yōu)镾線偏振光并由偏振分光棱鏡反射，使S偏振光經(jīng)過柱透鏡被光電探測器接收并轉(zhuǎn)換為電信號。
2.根據(jù)權(quán)利要求I中所述的基于光子篩的藍(lán)光光學(xué)頭，其特征在于所述的藍(lán)光激光二極管的輸出功率為O. lmw-50mw,發(fā)光波長為405nm時，能實現(xiàn)直徑小于300nm的聚焦光斑；所述聚焦光斑與入射波長近似為正比關(guān)系，采用小于405nm短波長，用于線性地減小聚焦光斑尺寸。
3.根據(jù)權(quán)利要求I中所述的基于光子篩的藍(lán)光光學(xué)頭，其特征在于所述的光子篩的結(jié)構(gòu)是由透明基底和不透明金屬層組成，在不透明金屬層上刻蝕有不同直徑的多個透光孔；在相同的入射光波長405nm時，光子篩用于實現(xiàn)直徑小于300nm的聚焦光斑。
4.根據(jù)權(quán)利要求I中所述的基于光子篩的藍(lán)光光學(xué)頭，其特征在于所述的偏振分光棱鏡由兩個直角棱鏡粘合而成，兩個直角棱鏡的結(jié)合面上鍍有偏振反射膜，透過P線偏振光，反射S線偏振光。
5.根據(jù)權(quán)利要求I中所述的基于光子篩的藍(lán)光光學(xué)頭，其特征在于所述的光電探測器接收的光波波長為405nm，或小于405nm的短波長。
6.根據(jù)權(quán)利要求I中所述的基于光子篩的藍(lán)光光學(xué)頭，其特征在于所述偏振片為入/4波片，λ為入射波長。
7.根據(jù)權(quán)利要求I中所述的基于光子篩的藍(lán)光光學(xué)頭，其特征在于所述電信號是從光盤內(nèi)已存儲信息中的讀出的存儲信息的信號和用作聚焦、尋軌伺服的工作信號。
全文摘要
本發(fā)明是一種基于光子篩的藍(lán)光光學(xué)頭，其結(jié)構(gòu)包括藍(lán)光激光二極管、準(zhǔn)直透鏡、偏振分光棱鏡、偏振片、光子篩、光盤、柱透鏡、光電探測器。藍(lán)光激光二極管發(fā)出的光經(jīng)光束整形后，通過光子篩聚焦到光盤面，反射后經(jīng)過光路入射到光電探測器上。本發(fā)明具有很好的兼容性，不需要改變系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，只需將聚焦物鏡換成光子篩，就可以實現(xiàn)藍(lán)光光盤的讀寫，還可以在此基礎(chǔ)上進(jìn)一步縮短光源波長，實現(xiàn)更大數(shù)據(jù)量的存儲。
文檔編號G11B7/1353GK102737664SQ20121020343
公開日2012年10月17日 申請日期2012年6月19日 優(yōu)先權(quán)日2012年6月19日
發(fā)明者何渝, 唐燕, 趙立新, 陳銘勇 申請人:中國科學(xué)院光電技術(shù)研究所