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数字彩色多层光盘系统光学头设计

2012-08-15 11:44
华静一
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  本文在分析数字彩色多层光盘系统结构特点及光学头设计要求的基础上,介绍了以宽光谱高衍射效率全息光栅及复消色差物镜为关键元件的合光分光光学头系统的设计,同时对半导体激光准直整形系统也作了相应的介绍。

  1引言

  目前的光盘只记录了一层信息并由单色激光进行读写,其存储容量受到半导体激光波长及光学中衍射极限的制约,存在着物理极限值。一般说来,光盘上信息符读写光斑的最小极限尺寸为λ/2NA,其中λ为波长,NA为光学头物镜的数值孔径,即便使用波长较短的蓝色激光,光斑尺寸大约为0.3μm,已非常接近物理极限。

  为了突破二维存储方法的限制,光存储专家们采用光学体全息存储、近场光学超分辨率存储、数字式三维存储等多种方法研制超高密度、超大容量、超快速存储系统,彩色多层光盘存储系统就是其中之一。该系统利用不同频率的光波不发生干涉这一有利特点,采用多波长激光进行三维立体分层记录信息,配合特殊设计的合光分光系统及复消色差物镜组成的光学头,可实现信息同时读写功能,从而制造出拥有更大存储能力的彩色多层光盘系统。

  制备彩色多层光盘的方法与普通光盘不同,制备N层彩色光盘系统需要在光盘盘基上镀N个记录层,且每个记录层都在光学头复消色差物镜的焦深之内。每个记录层都是由一种光致变色材料组成,分别只能与一种激光发生作用,而对其它波长的激光全部透射。当入射激光的光强小于阈值能量时,记录层只吸收该激光的能量,吸收激光的能量与记录层中光致变色材料的含量成正比,同时材料本身不发生光致变色反应。

  用N种不同波长的小于阈值强度的激光读写信息,激光经过N个记录层吸收能量后由全反射层反射回到复消色差物镜,经过分光以后为各探测器接收读取信息。采用彩色多层光盘系统记录信息可以有效增加光盘的存储容量和显著提高光盘的读写速度。如使用N层存储,可以将容量和速度同时提高到单层存储的N倍。

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