光学记录、存储与器件

TP333.4 2004064266 光盘信息符特征宽度的确定=Diagnostic pit width of the optical disk information mark[刊.中]/王玉英(清华大学光盘国家工程研究中心.北京(100084)).熊剑平…∥光学技术.—2004,30(3).—259-262,266 采用二维正方形光栅作为光盘模型,通过三维矢量衍射理论的数值仿真,计算了信息符横向尺寸对读出信号调制度的影响,确定了最佳调制度对应的最佳坑宽,并与标量衍射理论的定性分析进行了对比。根据标量衍射理论,最佳调制度应出现在信息符面积为读出光斑面积     

矢量衍射理论在光盘中的应用

衍射计算是设计光盘光学系统的基础。只读光盘信息符（ 坑点） 尺寸可以和波长相比拟或在更小时标量衍射理论不再适用。本文将光盘信息符抽象成二维光栅,应用耦合波理论导出了当用平面波检测光盘时衍射波场的计算公式,得到了衍射强度 坑深曲线,并提出了临界坑深的概念。分析表明,临界坑深随着信息符横向尺寸的变小而变小,这将导致衍射波光强变化的减小,从而限制了光盘的存储密度。本文还分析了检测平面波的偏振态对衍射波强度的影响     

光盘光学系统的矢量衍射理论分析

本文以完整的矢量衍射理论分析了光盘光学系统。首先将入射的聚焦光束分解为平面波谱 ,得到每个平面波的振幅矢量 ;然后计算光盘对每个平面波的衍射 ,得到衍射波的振幅矢量 ,从而得到了整个衍射波场的空间频谱 ;最后计算物镜光瞳上的能通量 ,得到光盘系统的读出信号。在衍射计算中 ,光盘被定义为二维金属光栅 ,根据信息符的不同模型 ,选用坐标变换方法、耦合波方法或模态方法。对于典型的 DVD光学系统来说 ,矢量理论的结论与标量理论相差甚远 ,要得到正确的结果就必须采用矢量衍射理论     

用于光盘分析的标量衍射理论综述

标量衍射理论是最早用于分析光盘读出光场的理论,它用标量函数描述光场,计算和理解读出过程比较简单。在只读光盘(CD及其兼容类)发展的过程中,它一直扮演着基础理论的角色。综述和比较了1970年以来的一些标量衍射理论,重点讨论了光盘信息符的模型及标量衍射分析方法等。对各种方法的优缺点作了评述,对如何定量描述标量衍射理论在分析高密度光盘方面的局限性问题提出了建议。     

多阶游程长度受限编码的光盘读出信号

多阶游程长度受限(ML-RLL)编码可以在保持原有记录符尺寸和记录单元数量的情况下将CD光盘存储容量提高2.4倍。借助标量衍射理论建立了多阶游程长度受限记录符的计算模型,对采用多阶游程长度受限编码的CD光盘的读出信号进行了仿真分析。结果表明,记录坑长度的变化对读出信号幅值影响较小,有利于将记录坑长度和记录坑的宽度两个参数进行分离检测,但在3T长度、不同宽度的记录坑相连的情况下,从读出信号中很难分辨出记录符的分界位置。     

超分辨近场结构光盘的传统以及差分读出方法研究

利用标量衍射理论和角谱方法,针对超分辨近场结构光盘存储系统建立了简单物理模型,并提出了超分辨近场结构光盘的读出信号仿真计算方法.通过对比实际测试信号与模拟信号,证明了该读出信号计算方法的可行性.此外,针对超分辨掩膜层对不同功率入射激光响应不同的特性,分别分析了单轨道和三轨道记录符在高、低功率两束激光读出下的差分信号.数...     

微小孔近场衍射的能量传输

用标量衍射理论研究了圆孔近场衍射中的能量传输,计算了透系数及轴线上衍射场的能流密度,在微小孔衍射的情况下,讨论了矢量衍射理论对能量传输问题标量处理的修正。     

一种近似矢量衍射模型在衍射微光学元件分析中的应用

标量衍射理论形式简洁，有很高实用性，但是在衍射微光学元件分析中显得模型粗糙，准确度下降。严格矢量衍射理论由于计算复杂，非常耗费时间和资源，因此也不是一种很有效的设计工具。 我们在本文中运用了一种简单的近似矢量衍射模型分析了几种典型衍射微光学元件衍射性能，此衍射模型采用了标量衍射理论和近似近场模型的结合。 TE和TM两种偏振模式均运用此近似矢量衍射模型进行了分析，我们发现此衍射模型可以得到比标量衍射理论更准确的结果，而与严格电磁场理论相比，它占用很少的计算时间。     

生物光盘系统参数对输出信号的影响研究

以Hopkins光盘标量衍射理论为基础,建立了生物光盘系统理论分析模型,根据生物光盘的工作特点,研究了光学系统参数、传感单元尺寸参数对系统输出信号的影响。计算结果表明,为实现较高的传感灵敏度,理想情况下聚焦光斑直径与方形传感单元最佳长、宽的匹配关系需满足1：0．5665。选取数值孔径NA=0．07,高斯参数σ最佳取值为0．7,此时矩形传感单元最佳尺寸为4．3μm×4．3μm,并给出了理想情况下输出光功率最小值只与传感单元高度的线性关系。     

变波长读出条件下光折变局域体全息光栅的衍射性质

利用二维耦合波理论,研究了用短波长记录全息光栅而用通讯波段内的长波长读出时,用于90°结构垂直读出平板型的光折变局域体全息光栅的衍射性质.讨论了局域体全息光栅的几何尺寸对其衍射效率及光栅布喇格选择性的影响.结果表明,随着光栅的纵向和横向尺寸的增加,光栅的衍射效率也逐渐增加.当光栅的纵向和横向尺寸发生改变但光栅的总面积不变时,光栅衍射效率保持不变.此外,随着光栅尺寸的增加光栅的布喇格选择性越好.在利用短波长记录全息光栅而用长波长读出的光学器件设计过程中,为了获得最佳的衍射效率及其布喇格选择特性,应当根据要求合理地设计光栅的几何尺寸.     

超分辨近场结构光盘读出信号的计算模型

给出了超分辨近场结构光盘(Super RENS)读出信号的计算模型。以时域有限差分法为基础,结合高斯光束矢量模型和衍射方法,通过计算得到了物镜出瞳上的读出信号。计算结果表明,Super RENS具有超衍射极限的空间分辨能力,并且其读出信号的特征完全不同于传统光盘。     

染料聚合物工艺母盘刻录坑形对读出信号调制幅度的影响分析

与光刻胶工艺相比,染料聚合物工艺母盘刻录的光盘坑形有很大区别。在已知文献中对坑点形貌与读出信号关系的研究结果已不再有效。使用基于角谱分解的衍射理论,利用原子力显微镜得到的坑形,对两种工艺光盘的调制幅度参数进行了仿真。仿真结果表明,对染料聚合物工艺而言,在较小的深度和宽度下能获得与光刻胶工艺光盘相当的调制幅度。对实际光盘几何尺寸和电信号参数的测试结果证明了仿真结果的正确性。     

Approximated Vector Diffraction Theory for Readout Signal of Multi-Level Run-Length-Limited Discs

Multi-level run-length-limited read-only optical storage is a kind of high density storage method. The width and height of recording marks are varied with different levels, which is the key technology for the optical storage. Then the readout signal of these discs with complex recording marks is computed by vector analysis method, it is very hard and time-consuming. Approximated vector computation combines the convenience of scalar method and precision of vector method, which is effective for multi-level run-length-limited read-only optical storage.     

光致变色多阶光存储中的光学串扰分析

利用光致变色材料的灰度分阶特性可以实现多阶光存储。以傅里叶光学和光致变色记录符的可叠加性为基础,采用霍普金斯标量衍射理论的经典归-化坐标,对光致变色多阶光存储中的光学串扰进行了理论建模和数值分析。作为后续电通道补偿设计的前提。数值计算结果表明：相邻记录符与盘基信号的交叉串扰项是光学串扰的主要成分,且随着中心距的增加,相邻记录符引起的串扰迅速降低;当无寻道误差时,邻道记录符引起的串扰可以忽略;高阶记录符引起串扰要明显高于低阶的串扰。且影响多阶存储的可分阶性;实验结果很好地验证了所建立的模型的合理性。     

固体浸没透镜光存储的信号探测技术

信号探测是固体浸没透镜成为实用存储技术的一个必需的组成部分。对在该项研究中获得的理论和实验成果进行了介绍。总结了针对固体浸没透镜机理的三维矢量理论 ,对影响信号探测的因素 ,例如头盘间距、盘片结构和光的偏振态等进行了讨论。介绍了基于固体浸没透镜光存储中信号探测的新技术和重要的实验结果。     

高密度光盘循轨伺服中盘片径向倾斜的影响分析

基于标量衍射理论,根据实际光盘的参数,对数字多用途光盘(DVD光盘)的循轨行为进行了分析。在此基础上,针对盘片产生径向倾斜的情况引入了倾斜参数,对盘片模型进行了补充。对光盘的径向倾斜误差和系统循轨伺服的交叉影响进行了分析和讨论。