一种用于蓝宝石衬底光盘数据读取系统的像差补偿方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及光学信息记录领域里的数据读取系统，尤其是一种用于蓝宝石衬底光 盘数据读取系统的像差补偿方法。
【背景技术】
[0002] 随着大数据时代来临，具有长时间、抗毁、低成本等特点的数据存储媒质对于人们 的重要性与日倶增。其中，光盘是一种具有上述特点的理想媒质。然而，现有的光盘以聚碳 酸酯(PC)作为衬底，由于PC材料本身的稳定性较低，以及金属层对这种材质的粘附能力弱， 所以这种衬底的光碟达不到更高的可靠性等级和更好的数据存储时效。目前，法国和乌克 兰等国家科学家提出一种以蓝宝石为衬底的新型光盘。这种蓝宝石光盘具有2030摄氏度的 熔点，以及仅次于金刚石的表面硬度，是一种实现长时间、抗毁、低成本等特点的数据存储 媒质的解决方案。
[0003] 但是，蓝宝石是一种单晶介质，在光学性质上具有明显的各向异性。因此，当蓝宝 石衬底光盘数据读取系统的激光束入射到蓝宝石衬底表面时，激光束会发生双折射，从而 分成两束具有不同折射率的偏振光:〇光(寻常光)和e光(非常光）。由于在单晶介质中，〇光 和e光具有不同的传播方向，会导致激光束畸形失真，产生严重的像差问题。像差问题会极 大地影响蓝宝石衬底光盘数据读取系统性能。由于蓝宝石衬底光盘是一种新型数据存储方 法，因此目前的文献中尚未提出针对蓝宝石衬底光盘数据读取系统的像差补偿方法。
【发明内容】
[0004] 为解决蓝宝石衬底光盘由于材料光学性质导致的像差问题，本发明提出了一种补 偿效果良好、成本低的用于蓝宝石衬底光盘数据读取系统的像差补偿方法。
[0005] 本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
[0006] -种用于蓝宝石衬底光盘数据读取系统的像差补偿方法，采用石英补偿板作为补 偿因蓝宝石衬底各向异性引起像差的补偿器件，所述石英补偿板放置于蓝宝石衬底光盘数 据读取系统的物镜和蓝宝石衬底之间。
[0007] 进一步，所述石英补偿板的设计参数公式为：
[0008] 设Δ Φ4Ρ Δ 〇)2分别为蓝宝石衬底和石英补偿板因材料各向异性导致的像差，则 置加后的总像差Δ φ表不为：
[0009]
[0010] 式中，111、111、112、112谷表不篮宝石衬底层和石英补偿板的厚度和折射率；八1 11和八112 各表示蓝宝石衬底层和石英补偿板的双折射率;对于具有参数1η、ηι和Am的蓝宝石衬底光 盘数据读取系统，通过放置参数为h 2、n#P Δ助的石英补偿板进行像差补偿。
[0011] 再进一步，在Δηι = -Δη2的条件下，实现总像差Δ φ=〇的完全像差补偿。当然，也 可以采用其他补偿机制。
[0012] 本发明的技术构思为：寻找一种合适的晶体对蓝宝石衬底的像差进行补偿或消 除，以解决由于蓝宝石衬底双折射效应导致的像差问题。
[0013] 本发明的有益效果主要表现在:采用石英补偿板对蓝宝石光碟衬底进行像差补 偿，不仅简化了蓝宝石衬底光盘数据读取系统结构，而且有效地降低了像差补偿系统的成 本。
【附图说明】
[0014] 图1是蓝宝石光盘结构示意图。
[0015] 图2是蓝宝石衬底光盘数据读取系统的像差补偿方法示意图。
[0016]图3是蓝宝石衬底光盘数据读取系统的像差补偿方法实施例图。
【具体实施方式】
[0017] 下面结合附图对本发明作进一步描述。
[0018] 参照图1~图3,一种用于蓝宝石衬底光盘数据读取系统的像差补偿方法，采用石 英补偿板作为补偿因蓝宝石衬底各向异性引起像差的核心器件，所述石英补偿板放置于蓝 宝石衬底光盘数据读取系统的物镜和蓝宝石衬底之间。
[0019] 进一步，所述石英补偿板的设计参数公式为：
[0020] 设Δ (^和Δ 〇)2分别为蓝宝石衬底和石英补偿板因材料各向异性导致的像差，则 置加后的总像差Δ φ表不为：
[0021]
[0022]式中，匕^上心各表示蓝宝石衬底层和石英补偿板的厚度和折射率一瓜和八^ 各表示蓝宝石衬底层和石英补偿板的双折射率;对于具有参数h^m和Am的蓝宝石衬底光 盘数据读取系统，可以通过放置参数为h 2、n#p Δη2的石英补偿板进行像差补偿。
[0023]再进一步，在Δ ηι = -Δ η2的条件下，通过调节石英补偿板厚度h2,实现总像差Α φ =〇的完全像差补偿。当然，也可以采用其他补偿机制。
[0024] 如图1所示，图1中1-1为蓝宝石衬底;1-2为金属反射层。
[0025] 如图2所示，激光束经过物镜聚焦，照射到石英补偿板表面，产生双折射现象，从而 由一束光分成两束具有不同折射率的偏振光:〇光(寻常光)和e光(非常光）。其中〇光遵循普 通的折射定律，传播速度是与传播方向无关的常量;e光则不遵守普通的折射定律，传播速 度是与传播方向有关的变量。当且仅当e光沿光轴方向传播时，传播速度才与〇光相等，此时 不发生双折射现象。图2中，入射光不沿光轴方向，所以入射到石英补偿板表面的光会发生 双折射。
[0026] 石英为正晶体，所以在石英单晶中，Vci>Ve(或η〇<ηθ)，石英对e光的偏折能力大于 〇光。当扫描光束从石英补偿板出射后，照射到蓝宝石衬底层表面，由于〇光和e光本身就是 偏振方向相互垂直的偏振光，所以单独的Ο光或e光不会再发生双折射。在蓝宝石衬底中，ο 光同样遵循普通的折射定律，传播速度是与传播方向无关的常量;e光则不遵守普通的折射 定律，传播速度是与传播方向有关的变量。不同的是，蓝宝石为负晶体，所以在蓝宝石衬底 中，VoCvJ或n。〉]^)，蓝宝石对〇光的偏折能力大于e光。最终〇光与e光汇聚于一点。
[0027] 图2可知，无论石英补偿板还是蓝宝石衬底都是具有各向异性的材料，激光束单独 入射到其表面都会发生双折射，从而造成扫描光束畸形失真，产生像差。然而当石英补偿板 和蓝宝石衬底两者叠加在一起，就能相互补偿，起到消除像差的目的。
[0028] 实施例：图3所示，蓝宝石衬底光盘数据读取系统中，激光束依次经过物镜、石英补 偿板和蓝宝石衬底层，最终汇聚在金属反射层。所述蓝宝石衬底层的折射率约为m = 1.77， Δ ni = 0.008。所述石英补偿板对于〇光和e光的折射率分别为η〇 = 1.5443和ne = 1.5534,〇光 和e光的折射率差Δη2 = -〇.0091。根据所述石英补偿板的设计参数公式，调节石英补偿板 厚度h2,可以调节石英补偿板的补偿能力，从而可根据实际需要，对像差进行消除。
【主权项】
1. 一种用于蓝宝石衬底光盘数据读取系统的像差补偿方法，其特征在于:采用石英补 偿板作为补偿因蓝宝石衬底各向异性引起像差的补偿器件，所述石英补偿板放置于蓝宝石 衬底光盘数据读取系统的物镜和蓝宝石衬底之间。2. 如权利要求1所述的用于蓝宝石衬底光盘数据读取系统的像差补偿方法，其特征在 于:所述石英补偿板的设计参数公式为： 设A Oi和A 〇2分别为蓝宝石衬底和石英补偿板因材料各向异性导致的像差，则叠加 后的总像差A d)表示为：式中，hi、m、h2、n2各表示蓝宝石衬底层和石英补偿板的厚度和折射率；Am和Am各表 示蓝宝石衬底层和石英补偿板的双折射率;对于具有参数hi、m和Am的蓝宝石衬底光盘数 据读取系统，通过放置参数为h2、m和A M的石英补偿板进行像差补偿。3. 如权利要求2所述的用于蓝宝石衬底光盘数据读取系统的像差补偿方法，其特征在 于:在Am = -Am的条件下，实现总像差A d) =0的完全像差补偿。
【专利摘要】一种针对蓝宝石衬底光盘数据读取系统的像差补偿方法，采用石英补偿板作为补偿因蓝宝石衬底各向异性引起像差的补偿器件，所述石英补偿板放置于蓝宝石衬底光盘数据读取系统的物镜和蓝宝石衬底之间。本发明提出了一种补偿效果良好、成本低的针对蓝宝石衬底光盘数据读取系统的像差补偿方法。
【IPC分类】G11B7/1392
【公开号】CN105513618
【申请号】CN201510821443
【发明人】付明磊, 乐孜纯, 徐武超, 维亚切斯拉夫·彼得罗夫, 狄米特·曼孔, 伊万·格伯夫
【申请人】浙江工业大学义乌科学技术研究院有限公司
【公开日】2016年4月20日
【申请日】2015年11月24日