专利名称：基于光子筛的蓝光光学头的制作方法
技术领域：
本发明属于光盘存储技术领域，涉及一种基于光子筛的蓝光光学头。
背景技术：
随着光存储技术的发展，蓝光光盘成为一个新的热点。与 传统DVD相比，蓝光波长更短，聚焦光斑更小，因此蓝光光盘存储容量更大。聚焦光斑的大小是光盘存储的决定性因素，缩小光斑尺寸可以通过缩短波长和增大数值孔径实现。蓝光光学头光源采用波长为405nm的蓝色激光，物镜是通过多个透镜经微米级的装校构成。但是，人们对光盘存储容量的要求越来越高，就必须采用更短的波长和更高的数值孔径。波长的缩短不但给激光二极管的技术带来挑战，也极大增加了物镜的设计难度。在短波长区域，一般的光学材料具有很高的吸收，需要采用特种玻璃。同时，高数值孔径也极大增加了聚焦物镜的复杂程度，设计、制作和装配都极其不容易。这些都增加了制作成本，不利于产品的广泛使用。
发明内容
为克服上述技术的不足，突破传统聚焦物镜的限制，本发明的目的是提供一种基于光子筛的蓝光光学头。为达成所述目的，本发明提供一种基于光子筛的蓝光光学头，其解决技术问题的方案包括蓝光激光二极管、准直透镜、偏振分光棱镜、偏振片、光子筛、光盘、柱透镜、光电探测器；在蓝光激光二极管发出的光束线上设置蓝光激光二极管、准直透镜、偏振分光棱镜、偏振片、光子筛和光盘，在偏振分光棱镜的反射光束线上设置柱透镜和光电探测器，蓝光激光二极管发出的光经过准直透镜后成为平行光，平行光透过偏振分光棱镜生成P线偏振光，P线偏振光经过偏振片生成圆偏振光，并圆偏振光入射到光子筛上，由光子筛将圆偏振光聚焦到光盘的表面，并再从光盘的表面反射出圆偏振光，圆偏振光再次经过偏振片调制，将圆偏振光变为S线偏振光并由偏振分光棱镜反射,使S偏振光经过柱透镜被光电探测器接收并转换为电信号。本发明与现有技术相比的有益效果为由于光子筛是用不同孔径的透光孔取代菲涅耳波带片的透光环带形成的衍射光学元件，具有超分辨聚焦特性，具有高分辨力、体积小、重量轻和易复制的特点。与波带片相比，光子筛分辨力不再取决于最外环宽度，降低了对最小加工尺寸的要求。光子筛上的透光孔的分布，使得光子筛能够抑制旁瓣和高阶衍射，增加成像对比度。对于光子筛的制作而言，可以通过电子束直写方式制作母版，再通过X射线复制技术或传统光刻技术进行复制。光子筛的结构与传统物镜比较，在相同的入射光波长405nm时，光子筛的聚焦光斑更小，并且具有体积小、重量轻和易复制的特点。将现有的蓝光光学头中的聚焦物镜改为光子筛，降低了聚焦物镜的复杂程度和装校难度，从而能够获得更大的数值孔径；同时也降低了对镜片材料的依赖，即使波长小于405nm，同样具有很好的聚焦性能，在以后可能发展的极短波长光盘具有更大的发展潜力。
本发明的极限分辨力的限制在于光子筛的制作，而不受衍射极限的限制，只要能够加工出合适的光子筛就能够得到足够小的聚焦光斑。该系统利用光子筛良好的聚焦性能，只需在传统的光学头上做少量的改动就可以实现纳米级光斑的聚焦，既能缩小光斑尺寸，又降低了制作成本，并且具有更好的发展潜力。
图I为本发明装置示意图。 图2为光子筛示意图。图3光子筛侧面图。
具体实施例方式为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明进一步详细说明。如图I所不基于光子筛的蓝光光学头由蓝光激光二极管I、准直透镜2、偏振分光棱镜3、偏振片4、光子筛5、光盘6、柱透镜7、光电探测器8组成；在蓝光激光二极管I发出的光束线上设置准直透镜2、偏振分光棱镜3、偏振片4、光子筛5和光盘6,在偏振分光棱镜3的反射光束线上设置柱透镜7和光电探测器8，蓝光激光二极管I发出的光经过准直透镜2后成为平行光，平行光透过偏振分光棱镜3生成P线偏振光，P线偏振光经过偏振片4生成圆偏振光，并圆偏振光入射到光子筛5上，由光子筛5将圆偏振光聚焦到光盘6的表面，并再从光盘6的表面反射出圆偏振光，圆偏振光再次经过偏振片4调制，将圆偏振光变为S线偏振光并由偏振分光棱镜3反射,使S偏振光经过柱透镜7被光电探测器8接收并转换为电信号。所述电信号是从光盘6内已存储信息中读出的存储信息的信号和用作聚焦、寻轨伺服的工作信号。所述蓝光激光二极管I的输出功率为0. lmw-50mw,发光波长为405nm时，能实现直径小于300nm的聚焦光斑；所述聚焦光斑与入射波长近似为正比关系，采用小于405nm短波长，用于线性地减小聚焦光斑尺寸。所述偏振分光棱镜3由两个直角棱镜粘合而成，两个直角棱镜的结合面上镀有偏振反射膜，透过P线偏振光，反射S线偏振光。所述偏振片4为X/4波片，\为入射波长。所述光子筛5的结构是由透明基底33和不透明金属层32组成，在不透明金属层32上刻蚀有不同直径的多个透光孔31 ;在相同的入射光波长405nm时,光子筛5用于实现直径小于300nm的聚焦光斑。利用光子筛5良好的聚焦性能,在蓝光光盘6上聚焦,实现光
盘6写入。所述光电探测器8接收的光波波长为405nm，或小于405nm的短波长。如图2、图3所示光子筛5是由透明基底33和不透明金属层32组成。在不透明金属层上32通过电子束蚀刻有不同直径的多个透光孔31，透光孔31用来取代波带片的透光环带。光子筛5的具体设计过程如下给定光子筛5的入射波长\、焦距f和直径D，计算出最边缘的环带数N即
权利要求
1.基于光子筛的蓝光光学头，其特征在于包括蓝光激光二极管、准直透镜、偏振分光棱镜、偏振片、光子筛、光盘、柱透镜、光电探测器；在蓝光激光二极管发出的光束线上设置蓝光激光二极管、准直透镜、偏振分光棱镜、偏振片、光子筛和光盘，在偏振分光棱镜的反射光束线上设置柱透镜和光电探测器，蓝光激光二极管发出的光经过准直透镜后成为平行光，平行光透过偏振分光棱镜生成P线偏振光，P线偏振光经过偏振片生成圆偏振光，并圆偏振光入射到光子筛上，由光子筛将圆偏振光聚焦到光盘的表面，并再从光盘的表面反射出圆偏振光，圆偏振光再次经过偏振片调制,将圆偏振光变为S线偏振光并由偏振分光棱镜反射，使S偏振光经过柱透镜被光电探测器接收并转换为电信号。
2.根据权利要求I中所述的基于光子筛的蓝光光学头，其特征在于所述的蓝光激光二极管的输出功率为O. lmw-50mw,发光波长为405nm时，能实现直径小于300nm的聚焦光斑；所述聚焦光斑与入射波长近似为正比关系，采用小于405nm短波长，用于线性地减小聚焦光斑尺寸。
3.根据权利要求I中所述的基于光子筛的蓝光光学头，其特征在于所述的光子筛的结构是由透明基底和不透明金属层组成，在不透明金属层上刻蚀有不同直径的多个透光孔；在相同的入射光波长405nm时，光子筛用于实现直径小于300nm的聚焦光斑。
4.根据权利要求I中所述的基于光子筛的蓝光光学头，其特征在于所述的偏振分光棱镜由两个直角棱镜粘合而成，两个直角棱镜的结合面上镀有偏振反射膜，透过P线偏振光，反射S线偏振光。
5.根据权利要求I中所述的基于光子筛的蓝光光学头，其特征在于所述的光电探测器接收的光波波长为405nm，或小于405nm的短波长。
6.根据权利要求I中所述的基于光子筛的蓝光光学头，其特征在于所述偏振片为入/4波片，λ为入射波长。
7.根据权利要求I中所述的基于光子筛的蓝光光学头，其特征在于所述电信号是从光盘内已存储信息中的读出的存储信息的信号和用作聚焦、寻轨伺服的工作信号。
全文摘要
本发明是一种基于光子筛的蓝光光学头，其结构包括蓝光激光二极管、准直透镜、偏振分光棱镜、偏振片、光子筛、光盘、柱透镜、光电探测器。蓝光激光二极管发出的光经光束整形后，通过光子筛聚焦到光盘面，反射后经过光路入射到光电探测器上。本发明具有很好的兼容性，不需要改变系统结构，只需将聚焦物镜换成光子筛，就可以实现蓝光光盘的读写，还可以在此基础上进一步缩短光源波长，实现更大数据量的存储。
文档编号G11B7/1353GK102737664SQ20121020343
公开日2012年10月17日 申请日期2012年6月19日 优先权日2012年6月19日
发明者何渝, 唐燕, 赵立新, 陈铭勇 申请人:中国科学院光电技术研究所