从光学介质读出数据的系统的制作方法
【专利说明】从光学介质读出数据的系统
[0001] 本发明涉及信息技术并且可用于数字介质长期存储的回放系统。
[0002] 已知的用于从具有数据层的光学记录介质再现数据的数据回放装置设有插在记 录介质和用于汇聚光束的物镜之间的光程矫正器，所述数据层置于记录介质的具有特定厚 度的基质上[1]。将光程矫正器选择为使得记录介质的基质的光程和光程矫正器的光程之 和等于针对物镜的预定长度。因此，穿过物镜的光可以汇聚在数据层上，发展成接近反射极 限的光点，无论记录介质的基质的厚度如何。
[0003] 光学信息记录/再现装置的一种已知的光学头装置设有光源[2]。物镜将由所述 光源发射的输出光聚焦在盘状光学记录介质上，所述记录介质设有用于追踪的坑或槽。T光 检测器接收由所述光学记录介质反射的反射光。偏振分束单元将所述输出光和所述反射光 分束。四分之一波片置于所述偏振分束单元和所述物镜之间。双折射补偿单元降低由所述 光学记录介质的保护层中的双折射导致的轨道误差信号的幅度的变化。
[0004] 光学头设备和光学信息记录/再现设备是已知的[3]。在光学头设备的物镜的前 方设置双折射矫正元件，所述双折射矫正元件具有由液晶聚合物层和电极组成的第一双折 射矫正段、由液晶聚合物层和电极组成的第二双折射矫正段以及由液晶聚合物层和电极组 成的第三双折射矫正段。第一双折射矫正段矫正光学记录介质中的保护层的垂直双折射的 影响，它可以根据光学记录介质的种类而变，而第二和第三双折射矫正段矫正记录介质保 护层面内双折射的影响，它根据光学记录介质的种类而变。
[0005] 已知一种应用于角度测量中的光学拾取头，它使用一个45 DEG片玻璃来产生散光 光学拾取头，该光学拾取头与原子显微镜结合使用来进行角度测量。光学拾取头设备包括 激光二极管、45 DEG片玻璃、准直透镜、反射器、物镜、跟踪起动器（tracking starter)和象 限探测器，其中该象限探测器用于检测信号，并且确定信号和受测表面之间的偏移关系，以 确认信号的变化和位移/角度之间的关系[4]。
[0006] 已知用于提升光学头存储密度的光学衍射元件，它包括一个圆形主体以及一个固 定在主体的外端上的基座。主体由中央亮紫外线传送圆、中间暗紫外线非透明环和外部亮 环组成，外部亮环、暗环外直径和暗环内直径具有2比1.9比0.08的比值。主体具有与光 学头物镜的直径接近的直径。暗环由铬制成，并且亮圆和亮环由石英玻璃制成。暗环具 有10-50微米的厚度。本发明的光学衍射元件可以降低记录光点尺寸以将存储密度提升 10-15% [5] 〇
[0007] 已知从光学介质的数据读出系统由激光束分束立方体、聚焦透镜、四分之一波片 和传感器组成。通过聚焦透镜，将连续的光辐射聚焦到微米尺寸介质的表面上的激光点 并从信息调制载体反射，再现的光束被引导至光探测器，该光探测器产生读取和自动聚焦 (AF)信号[6]。该技术方案（模拟）的缺点是这样的系统不能产生自动跟踪信号并且对基 质载体中的光学双折射敏感，因此基质CDs中的双折射的值受制于严格的要求（△ η = n。-!^ =10 4) 〇
[0008] 在原型模拟设备中[7]，在从光学介质读取数据的系统中，一些缺点得到部分的克 月艮，该系统由激光器、聚焦透镜、光束分束立方体、四分之一波片多表面（many surface)光 探测器组成，并且还包含紧邻地安装在激光器之后的衍射光栅。衍射光栅和多表面光探测 器的存在允许信号形成自动跟踪。该原型的缺点是该系统也对双折射的读取敏感。
[0009] 当基质光学载体由无定形聚合物（例如聚碳酸酯）制成时，用于从光学介质读出 数据的系统[7]可以用于回放数据，因为在该材料中双折射小得可以忽略并且几乎与光束 在光学读取介质上的入射角无关。已知的是由无定形聚合物制成的光学介质基质不适合于 长期存储。
[0010] 为了信息的长期存储，使用了高单晶基质材料，其中的大部分具有大的双折射
[8]。但是当光学载体的基质由高度单晶的材料制成时，不可能使用模拟的和原型的读取系 统，因为单晶材料双折射值开始影响从光学介质的数据读取的准确性和可靠性。
[0011] 本发明的目的是改善光学介质的回放的准确性和可靠性，所述光学介质具有提供 长期存储的高度稳定的双折射单晶材料。
[0012] 当具有球状波前的激光辐射落到单晶基质上时，产生非常偏振光的相位失真（p 偏振），它是不同等级的球差和散光的叠加。特定的相位失真导致s偏振和P偏振光将聚焦 在不同的深度上，并且两个焦点之间的距离AF定义如下：
[0013] Δ F = 2h Δ n/n〇
[0014] 其中Δη是常规光束（n。）和非常光束（r〇的折射率之差，h是基质光学介质的厚 度。
[0015] 当通过具有Imm的厚度的高度单晶基质进行聚焦时，光点之间的距离比光点尺寸 大若干倍。这使得不可能可靠地再现记录的数据。
[0016] 所述目的通过如下事实实现：已知的从光学介质读出数据的系统由激光器、聚焦 透镜、分束立方体多表面光探测器传感器、四分之一波片和衍射光栅组成，该系统在聚焦透 镜和载体信息之间有单晶片可用，该单晶片具有常规光束和非常光束的折射率之差相对于 高单晶材料例如蓝宝石（光学载体的基材）的常规光束和非常光束的折射率差值的相反 值。由于在读出过程中光盘介质围绕其轴线旋转，并且将补偿片固定，因此该方法仅仅可以 在光驱和补偿片的材料的光学轴线的垂直取向上实现。
[0017] 主要技术方案是，被景深分离的常规光束和非常光束的不同折射率导致的将具有 不同偏振的激光辐射聚焦在光点中的效应通过将激光束穿过额外的片而去除。例如，对于 蓝宝石这一可以针对长期存储介质制成基质的高度单晶材料而言，我们有：
[0018] Anspf= n 0-ne= 1. 78038-1. 77206 = 0· 00832 = 8X10 3
[0019] 对于可获得的高度存在的透明光学晶体的研究已表明，在蓝宝石基质的情况下， 用于补偿所有的偏差的最好的材料物质是石英，它具有如下的折射率值：η。= 1. 5443，^ = 1. 5534,两者之差为：
[0020] Δ nkvr= 1. 5443-1. 5534 = -9 X 10 3
[0021] 因而，存在石英补偿片的常规光束和非常光束的折射率差值相对于蓝宝石基质的 常规光束和非常光束的折射率差值的相反值。
[0022] 散光偏差补偿的条件记为：
[0024] 其中Hspf和H k"分别是蓝宝石和石英补偿片的高度稳定的单晶基材的厚度。
[0025] 当光驱和补偿片的材料基质对于常规光束具有相同的折射率时，较高等级的偏差 将被完全补偿。否则，该补偿将是部分的。因此，为了获得衍射受限的光学系统，补偿片应 当具有与基质光盘的折射率接近的折射率。因