[发明专利]聚焦型超分辨光学读取头

说明书

技术领域

高密度光盘光学读取头，利用光学头超分辨技术提高光盘存储密度。

背景技术

随着计算机多媒体技术的发展和计算机网络的普及，超高密度、超大容量、超快信息存储技术受到广泛关注。以光子为信息载体的光存储技术具有传统的存储技术所不具备的特殊优势，近年来在技术上不断取得重大突破，在市场应用方面也取得了巨大的成功。为了进一步提高光盘存储的密度，人们进行了大量的研究工作。提高存储密度的最直接方式是减小聚焦光斑的尺寸，但是受衍射效应的限制，聚焦光斑半径R与激光波长λ成正比，而与光学头物镜的数值孔径NA成反比：提高存储密度的传统方法便是提高物镜的数值孔径(NA)或减小激光波长。

从光存储的发展来看，目前商用化的两款光学头(CD和DVD)中：CD光学头的激光波长为780nm，NA为0.45，(轨道间距1.6μm，最短信息坑长度约0.8μm)光斑尺寸R＝1.7μm，可以读取700M的CD光盘；DVD光学头的激光波长为650nm，NA为0.6，(轨道间距0.74μm，最短信息坑长度约0.4μm)光斑尺寸R＝1.08μm，可以读取单层单面4.3G的DVD光盘。而下一代光盘产品BD将采用405nm的蓝光激光器和NA为0.85的高数值孔径物镜，光斑尺寸R＝0.47μm，容量也将达到20G左右。但是，BD昂贵的价格导致其迟迟未能进入普通的消费市场。从目前的技术可以达到的角度来看，在蓝光之后再继续采用减小波长和提高数值孔径来减小光斑从而提高存储密度的技术路线似乎已经不再可行。因为用于光学头的波长更小的紫外固体激光器尚未问世。此外，当塑料盘基受紫外光照射之后性能可能会退化，这将会严重影响到其应用。另一方面，非球面高数值孔径的物镜非常难以加工，而且，根据象差分析高数值孔径透镜的象差只能在有限空间内被校正，但光盘的抖动将会超出这一范围从而直接导致读出信号质量的退化。因此，通过其他途径来减小光斑提高分辨率便显得十分必要。

光学超分辨技术是一种利用位相调制提高系统分辨率的技术，通过采用光学超分辨技术可以获取小于衍射极限的光点。光学超分辨技术是通过在聚焦物镜前的准直光路中放置一个超分辨位相板，改变入射光的聚焦或位相分布，使得经透镜聚焦后的光斑主斑变小。比如，数值孔径0.8的显微镜在633nm波长的氦氖激光器射下，得到的聚焦光斑的极限值是R＝0.79μm，但如果引入压缩比为0.8的位相板便可在不改变数值孔径和波长的情况下获得R＝0.63μm的光斑。

将光学超分辨技术运用于光学读取头中便可以设计出超分辩光学读取头，分辩光学读取头可以在不增加物镜数值孔径或者减小波长的情况下压缩光斑，从而读取更高密度的光盘。这是一种完成不同于传统方法的新的提高存储密度的技术。目前已经有专利将超分辨技术运用到光盘读写系统中(专利申请号：200410093317.0)，但是该专利采用的是位相型超分辨位相板，并且放置在分束器后。这种结构虽然可以压缩中心光点R，但是同时会产生较大的旁瓣，旁瓣的强度为原光强的7.82％，使得在信号读取过程中产生串扰，影响信号读取质量。而且，该结构由于把位相板放置于分束器之后，使得返回光电探测器得光会被位相板衰减两次，会极大的影响探测光光强。

针对以上的诸多问题，本发明提出了一种新的超分辨光学读取头结构，能够成功的解决以上提到各种问题，获得更好的读取效果。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于克服CN200410093317.0的不足，提供一种聚焦型超分辨光学头，在不改变现有光学头主要结构(激光波长和数值孔径)的前提下可以读取更高密度的光盘。

本发明的技术方案是：一种聚焦型超分辨光学头，依次包括半导体激光器、准直透镜、分束器、读写物镜、聚焦透镜和光电探测器，其特征在于在准直透镜和光盘的光路中放置的超分辨位相板是聚焦型超分辨位相板，该位相板与系统共轴，它可以控制光的聚焦。采用聚焦型超分辨位相板而不是象CN200410093317.0采用位相型超分辨位相板，其有益之处在于可以获得极小的旁瓣，从而提高读取信号读取质量。

如上所述的聚焦型超分辨相位板，其特征在于：所述的聚焦型超分辨位相板是环带结构的滤波器，其中t1、t2不相等。采用环带结构的滤波器具有设计加工方便，性能优良等优点。

如下所述的聚焦型超分辨光学头，其待征在于：聚焦型超分辨位相板置于分束器前。将超分辨位相板置于分束器前而不象CN200410093317.0置于其后，其有益之处在于1、光束在到达探测器时只经过位相板一次，可以有效的减小光能损失；提高PD探测到的光强；2、不会影响聚焦到PD探测器上的光点形状。