從光學介質讀出數據的系統的制作方法
【專利說明】從光學介質讀出數據的系統
[0001] 本發明涉及信息技術并且可用于數字介質長期存儲的回放系統。
[0002] 已知的用于從具有數據層的光學記錄介質再現數據的數據回放裝置設有插在記 錄介質和用于匯聚光束的物鏡之間的光程矯正器，所述數據層置于記錄介質的具有特定厚 度的基質上[1]。將光程矯正器選擇為使得記錄介質的基質的光程和光程矯正器的光程之 和等于針對物鏡的預定長度。因此，穿過物鏡的光可以匯聚在數據層上，發展成接近反射極 限的光點，無論記錄介質的基質的厚度如何。
[0003] 光學信息記錄/再現裝置的一種已知的光學頭裝置設有光源[2]。物鏡將由所述 光源發射的輸出光聚焦在盤狀光學記錄介質上，所述記錄介質設有用于追蹤的坑或槽。T光 檢測器接收由所述光學記錄介質反射的反射光。偏振分束單元將所述輸出光和所述反射光 分束。四分之一波片置于所述偏振分束單元和所述物鏡之間。雙折射補償單元降低由所述 光學記錄介質的保護層中的雙折射導致的軌道誤差信號的幅度的變化。
[0004] 光學頭設備和光學信息記錄/再現設備是已知的[3]。在光學頭設備的物鏡的前 方設置雙折射矯正元件，所述雙折射矯正元件具有由液晶聚合物層和電極組成的第一雙折 射矯正段、由液晶聚合物層和電極組成的第二雙折射矯正段以及由液晶聚合物層和電極組 成的第三雙折射矯正段。第一雙折射矯正段矯正光學記錄介質中的保護層的垂直雙折射的 影響，它可以根據光學記錄介質的種類而變，而第二和第三雙折射矯正段矯正記錄介質保 護層面內雙折射的影響，它根據光學記錄介質的種類而變。
[0005] 已知一種應用于角度測量中的光學拾取頭，它使用一個45 DEG片玻璃來產生散光 光學拾取頭，該光學拾取頭與原子顯微鏡結合使用來進行角度測量。光學拾取頭設備包括 激光二極管、45 DEG片玻璃、準直透鏡、反射器、物鏡、跟蹤起動器（tracking starter)和象 限探測器，其中該象限探測器用于檢測信號，并且確定信號和受測表面之間的偏移關系，以 確認信號的變化和位移/角度之間的關系[4]。
[0006] 已知用于提升光學頭存儲密度的光學衍射元件，它包括一個圓形主體以及一個固 定在主體的外端上的基座。主體由中央亮紫外線傳送圓、中間暗紫外線非透明環和外部亮 環組成，外部亮環、暗環外直徑和暗環內直徑具有2比1.9比0.08的比值。主體具有與光 學頭物鏡的直徑接近的直徑。暗環由鉻制成，并且亮圓和亮環由石英玻璃制成。暗環具 有10-50微米的厚度。本發明的光學衍射元件可以降低記錄光點尺寸以將存儲密度提升 10-15% [5] 〇
[0007] 已知從光學介質的數據讀出系統由激光束分束立方體、聚焦透鏡、四分之一波片 和傳感器組成。通過聚焦透鏡，將連續的光輻射聚焦到微米尺寸介質的表面上的激光點 并從信息調制載體反射，再現的光束被引導至光探測器，該光探測器產生讀取和自動聚焦 (AF)信號[6]。該技術方案（模擬）的缺點是這樣的系統不能產生自動跟蹤信號并且對基 質載體中的光學雙折射敏感，因此基質CDs中的雙折射的值受制于嚴格的要求（△ η = n。-!^ =10 4) 〇
[0008] 在原型模擬設備中[7]，在從光學介質讀取數據的系統中，一些缺點得到部分的克 月艮，該系統由激光器、聚焦透鏡、光束分束立方體、四分之一波片多表面（many surface)光 探測器組成，并且還包含緊鄰地安裝在激光器之后的衍射光柵。衍射光柵和多表面光探測 器的存在允許信號形成自動跟蹤。該原型的缺點是該系統也對雙折射的讀取敏感。
[0009] 當基質光學載體由無定形聚合物（例如聚碳酸酯）制成時，用于從光學介質讀出 數據的系統[7]可以用于回放數據，因為在該材料中雙折射小得可以忽略并且幾乎與光束 在光學讀取介質上的入射角無關。已知的是由無定形聚合物制成的光學介質基質不適合于 長期存儲。
[0010] 為了信息的長期存儲，使用了高單晶基質材料，其中的大部分具有大的雙折射
[8]。但是當光學載體的基質由高度單晶的材料制成時，不可能使用模擬的和原型的讀取系 統，因為單晶材料雙折射值開始影響從光學介質的數據讀取的準確性和可靠性。
[0011] 本發明的目的是改善光學介質的回放的準確性和可靠性，所述光學介質具有提供 長期存儲的高度穩定的雙折射單晶材料。
[0012] 當具有球狀波前的激光輻射落到單晶基質上時，產生非常偏振光的相位失真（p 偏振），它是不同等級的球差和散光的疊加。特定的相位失真導致s偏振和P偏振光將聚焦 在不同的深度上，并且兩個焦點之間的距離AF定義如下：
[0013] Δ F = 2h Δ n/n〇
[0014] 其中Δη是常規光束（n。）和非常光束（r〇的折射率之差，h是基質光學介質的厚 度。
[0015] 當通過具有Imm的厚度的高度單晶基質進行聚焦時，光點之間的距離比光點尺寸 大若干倍。這使得不可能可靠地再現記錄的數據。
[0016] 所述目的通過如下事實實現：已知的從光學介質讀出數據的系統由激光器、聚焦 透鏡、分束立方體多表面光探測器傳感器、四分之一波片和衍射光柵組成，該系統在聚焦透 鏡和載體信息之間有單晶片可用，該單晶片具有常規光束和非常光束的折射率之差相對于 高單晶材料例如藍寶石（光學載體的基材）的常規光束和非常光束的折射率差值的相反 值。由于在讀出過程中光盤介質圍繞其軸線旋轉，并且將補償片固定，因此該方法僅僅可以 在光驅和補償片的材料的光學軸線的垂直取向上實現。
[0017] 主要技術方案是，被景深分離的常規光束和非常光束的不同折射率導致的將具有 不同偏振的激光輻射聚焦在光點中的效應通過將激光束穿過額外的片而去除。例如，對于 藍寶石這一可以針對長期存儲介質制成基質的高度單晶材料而言，我們有：
[0018] Anspf= n 0-ne= 1. 78038-1. 77206 = 0· 00832 = 8X10 3
[0019] 對于可獲得的高度存在的透明光學晶體的研究已表明，在藍寶石基質的情況下， 用于補償所有的偏差的最好的材料物質是石英，它具有如下的折射率值：η。= 1. 5443，^ = 1. 5534,兩者之差為：
[0020] Δ nkvr= 1. 5443-1. 5534 = -9 X 10 3
[0021] 因而，存在石英補償片的常規光束和非常光束的折射率差值相對于藍寶石基質的 常規光束和非常光束的折射率差值的相反值。
[0022] 散光偏差補償的條件記為：
[0024] 其中Hspf和H k"分別是藍寶石和石英補償片的高度穩定的單晶基材的厚度。
[0025] 當光驅和補償片的材料基質對于常規光束具有相同的折射率時，較高等級的偏差 將被完全補償。否則，該補償將是部分的。因此，為了獲得衍射受限的光學系統，補償片應 當具有與基質光盤的折射率接近的折射率。因