專利名稱：波導(dǎo)多層光盤的信道跟蹤方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明具體涉及三維數(shù)據(jù)存儲器中波導(dǎo)多層只讀光盤光學(xué)拾取裝置的信道跟蹤方法，屬于光信息存儲技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
傳統(tǒng)的光盤存儲通過減小記錄激光的波長和增加物鏡的數(shù)值孔徑來提高數(shù)據(jù)密度，目前的光盤存儲面密度已經(jīng)接近由電磁波衍射效應(yīng)引起的空間分辨率極限。因此，下一代超高密度光存儲技術(shù)有可能建立在突破平面限制的三維光學(xué)存儲技術(shù)之上。作為一種準(zhǔn)三維光學(xué)存儲方法，2001年我國南京師范大學(xué)梁忠誠課題組提出一種基于新原理的波導(dǎo)多層光存儲技術(shù)(Zhongcheng Liang，Tao Yang，HaiMing，Jianping Xie，A novel 3D multilayered waveguide memory.Proc.SPIEVol.4930，pp.134-137，2002；中國發(fā)明專利ZL02138417.7；ZL02138418.5)。波導(dǎo)多層存儲器由多片平面光波導(dǎo)疊合而成，其原理和特點(diǎn)是利用波導(dǎo)缺陷記錄數(shù)據(jù)，利用波導(dǎo)缺陷的光散射效應(yīng)讀出數(shù)據(jù)，利用波導(dǎo)對光的約束作用實(shí)現(xiàn)層選址并抑制層間串?dāng)_。
利用波導(dǎo)多層存儲原理制作的波導(dǎo)多層光盤，可以充分利用現(xiàn)有光盤的生產(chǎn)技術(shù)，成倍地提高信息容量，為我國走具有獨(dú)立自主知識產(chǎn)權(quán)的光存儲道路開辟新的方向。
信道跟蹤技術(shù)是光盤存儲系統(tǒng)中的關(guān)鍵技術(shù)之一。多種因素會使得主光斑在信息讀出過程中，偏離信道，導(dǎo)致讀出失敗，例如光盤信道間距在制造時(shí)出現(xiàn)的誤差，光盤在轉(zhuǎn)動時(shí)發(fā)生的抖晃等等，因此必須采用合理的方法保證主光斑始終保持在光盤信道上?，F(xiàn)有的信道跟蹤方法包括光束法，外差法，顫動法等等，但波導(dǎo)多層光存儲系統(tǒng)嶄新的存儲原理和讀出特性決定了以上方法不能充分發(fā)揮作用。
根據(jù)波導(dǎo)理論進(jìn)行的計(jì)算機(jī)模擬計(jì)算以及已有的實(shí)驗(yàn)表明在波導(dǎo)多層存儲中，單個信息坑的散射光功率較小，這對信號檢測系統(tǒng)提出了更高的要求。由于循跡信號較弱這個問題直接影響著波導(dǎo)多層存儲這種信息存儲方法的可行性和實(shí)用性，為此，我們提出了一種多光束推挽的方法來解決波導(dǎo)多層光盤存儲系統(tǒng)的信道跟蹤問題。

發(fā)明內(nèi)容
技術(shù)問題本發(fā)明的目的是提出一種波導(dǎo)多層光盤的信道跟蹤方法，該方法散射光通過濾波光闌，能使光電探測器獲得足夠強(qiáng)的循跡誤差信號和射頻信號。
技術(shù)方案本發(fā)明的信道跟蹤方法如下該方法將激光經(jīng)柱面鏡從波導(dǎo)多層光盤的側(cè)面耦合進(jìn)入其中的某一層，部分傳導(dǎo)光將在該層信息坑上散射出來，利用第一透鏡、第二透鏡組成的共聚焦光路收集被跟蹤信道及其左右兩個信道的散射光；散射光穿過第一光闌和第二光闌，由第一光電探測器和第二光電探測器分別轉(zhuǎn)化成第一電信號S1和第二電信號S2，第一電信號S1與第二電信號S2相減后放大形成波導(dǎo)多層光盤的循跡誤差信號；散射光穿過第三光闌后由光電倍增管轉(zhuǎn)化成射頻信號。第一光闌、第二光闌、第三光闌均位于第二透鏡的像面上，第一光闌、第二光闌各由三條平行的矩形支闌組成，第三光闌為圓形；第一光闌、第二光闌以第三光闌為中心對稱分布，各光闌尺寸設(shè)計(jì)如下設(shè)單個信道經(jīng)第二透鏡成像后在像面上寬度為D，則第三光闌直徑為D，第一光闌、第二光闌的支闌寬度也均為D，每個支闌間距為2D；上支闌中心線與第三光闌中心線間隔0.5D偏右，而下支闌中心線與第三光闌中心線間隔0.5D偏左。
波導(dǎo)多層光盤結(jié)構(gòu)如圖1所示包括芯層，包層和信息坑；激光經(jīng)柱面鏡從波導(dǎo)多層光盤的側(cè)面耦合進(jìn)入其中的某一層，由于包層的折射率相對于芯層較低，該傳導(dǎo)光將在芯層中傳播，而由于光盤表面已經(jīng)壓制了信息坑，部分傳導(dǎo)光將在這些信息坑上散射出來。
第一透鏡和第二透鏡組成共聚焦光路，用于收集散射光。為了獲得足夠強(qiáng)的循跡信號，透鏡并不僅僅收集被跟蹤信道的散射光，而是收集被跟蹤信道及其左右兩個信道發(fā)出的散射光。
第一光闌、第二光闌、第三光闌位于透鏡的像面，第三光闌是圓孔光闌，用于拾取射頻信號；第一光闌、第二光闌是兩組起推挽作用的光闌，用于獲得循跡誤差信號。第一光闌、第二光闌以第三光闌為中心對稱分布。為了獲得足夠強(qiáng)的循跡光，第一光闌和第二光闌均由三組支闌組成，支闌相互平行，支闌間隔與信道間距相對應(yīng)，獲取多個信道發(fā)出的散射光。
第一光闌、第二光闌、第三光闌后緊貼光電探測器和光電倍增管，將光信號轉(zhuǎn)化為電信號，透過第三光闌的光斑經(jīng)光電倍增管形成射頻信號RF；透過第一光闌、第二光闌的光斑在光電探測器上形成循跡誤差信號電信號。
循跡正確時(shí)S1-S2＝0；光斑向右略偏時(shí)，S1信號增強(qiáng)，S2信號減弱，S1-S2＞0；光斑向左略偏時(shí)，S2信號增強(qiáng)，S1信號減弱，S1-S2＜0；由此可見，若將兩光電探測器的輸出電信號相減，其差的大小就表示光束偏離程度，其正負(fù)就表示偏離的方向，這就是循跡誤差信號。將此誤差信號放大處理后控制光學(xué)拾取器，使整個拾取器作微小的移動，從而糾正光束使其正好投射在光盤信道上。
本發(fā)明的關(guān)鍵在于提出一種波導(dǎo)多層光盤光學(xué)拾取裝置的信道跟蹤方法。發(fā)明要點(diǎn)在于利用共聚焦光路收集光盤表面被跟蹤信道及其左右信道的散射光，該散射光通過特殊設(shè)計(jì)的濾波光闌，能使光電探測器獲得足夠強(qiáng)的循跡誤差信號和射頻信號。
有益效果根據(jù)以上敘述可知，本發(fā)明具有如下特點(diǎn)提出一種波導(dǎo)多層光盤光學(xué)拾取裝置的信道跟蹤方法。利用共聚焦光路收集光盤表面被跟蹤信道及其左右兩個信道的散射光，該散射光通過特殊設(shè)計(jì)的濾波光闌，能使光電探測器獲得足夠強(qiáng)的循跡誤差信號和射頻信號。


圖1波導(dǎo)多層光盤的結(jié)構(gòu)示意圖。圖中有芯層101、包層102、信息坑103。
圖2波導(dǎo)多層光盤光學(xué)拾取頭的信道跟蹤光學(xué)系統(tǒng)。圖中有激光201，柱面鏡202，波導(dǎo)多層光盤203，信息坑204，第一透鏡205，第二透鏡206，第一光闌L1，第二光闌L2，第三光闌L3，第一光電探測器T1，第二光電探測器T2以及光電倍增管T3。
圖3光闌正視圖。圖中有第一光闌L1，第二光闌L2，第三光闌L3，上支闌L12，下支闌L22。
圖4(a)跟蹤正確時(shí)信道光斑在光闌上的投影，圖4(b)跟蹤偏右時(shí)信道光斑在光闌上的投影，圖4(c)跟蹤偏左時(shí)信道光斑在光闌上的投影，附圖包括的器件有芯層101、包層102、信息坑103；激光201，柱面鏡202，波導(dǎo)多層光盤203，信息坑204，第一透鏡205，第二透鏡206，第一光闌L1，第二光闌L2，第三光闌L3，第一光電探測器T1，第二光電探測器T2以及光電倍增管T3；上支闌L12，下支闌L22。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明的波導(dǎo)多層光盤光學(xué)拾取裝置的信道跟蹤方法激光201從波導(dǎo)多層光盤202側(cè)面耦合進(jìn)入其中的某一層，由于包層的折射率相對于芯層較低，該傳導(dǎo)光將在芯層中傳播，而由于光盤表面已經(jīng)壓制了信息坑，部分傳導(dǎo)光將在這些信息坑上散射出來。
第一透鏡205和第二透鏡206組成共聚焦光路，用于收集散射光。為了獲得足夠強(qiáng)的循跡信號，透鏡205并不僅僅收集被跟蹤信道的散射光，而是收集被跟蹤信道及其左右兩個信道發(fā)出的散射光。
三個光闌L1，L2，L3均位于第二透鏡202的像面上，其中L1，L2各由三條平行的矩形支闌組成，L3為圓形光闌。L1、L2以L3為中心對稱分布，各光闌尺寸設(shè)計(jì)如下設(shè)單個信道經(jīng)透鏡成像后在像面上寬度為D，則L3直徑為D，L1，L2的支闌寬度也均為D，每個支闌間距為2D；上支闌L11中心線與L3中心線間隔0.5D偏右，而下支闌L12中心線與L3中心線間隔0.5D偏左。光闌后緊貼第一光電探測器T1和第二光電探測器T2和光電倍增管T3，將光信號轉(zhuǎn)化為電信號，透過第三光闌L3的光斑是拾取信號的主光束，在光電倍增管上形成射頻信號RF；透過兩個光闌L1，L2的光斑在T1，T2上形成循道誤差信號S1，S2。
循跡正確時(shí)S1-S2＝0；光斑向右略偏時(shí)，S1信號增強(qiáng)，S2信號減弱，S1-S2＞0；
光斑向左略偏時(shí)，S2信號增強(qiáng)，S1信號減弱，S1-S2＜0；由此可見，若將兩循跡光電管的輸出相減，其差的大小就表示光束偏離程度，其正負(fù)就表示偏離的方向，這就是循跡誤差信號。將此誤差信號放大處理后去控制裝在轉(zhuǎn)軸上的光學(xué)拾取器，使整個拾取器作微小的移動，從而糾正光束使其正好投射在光盤信道上。
實(shí)際工作時(shí)，信道跟蹤正確，但由于光盤各信息坑的長度不一定相同，因此通過第一光闌L1和第二光闌L2的光通量也不一定相等，但這也不會產(chǎn)生誤操作，因?yàn)镾1，S2的信號都在變化著，其中也帶有信息，由他們相減得到的循跡誤差信號要經(jīng)過低通濾波器得到平均分量，只有當(dāng)光束偏離信道時(shí)，才能使循跡光電管輸出的低頻分量發(fā)生變化。
權(quán)利要求
1.一種波導(dǎo)多層光盤的信道跟蹤方法，其特征是該方法將激光(201)經(jīng)柱面鏡(202)從波導(dǎo)多層光盤(203)的側(cè)面耦合進(jìn)入其中的某一層，部分傳導(dǎo)光將在該層信息坑(204)上散射出來，利用第一透鏡(205)、第二透鏡(206)組成的共聚焦光路收集被跟蹤信道及其左右兩個信道的散射光；散射光穿過第一光闌(L1)和第二光闌(L2)，由第一光電探測器(T1)和第二光電探測器(T2)分別轉(zhuǎn)化成第一電信號S1和第二電信號S2，第一電信號S1與第二電信號S2相減后放大形成波導(dǎo)多層光盤的循跡誤差控制信號；散射光穿過第三光闌(L3)后由光電倍增管(T3)轉(zhuǎn)化成射頻信號。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的波導(dǎo)多層光盤的信道跟蹤方法，其特征是第一光闌(L1)、第二光闌(L2)、第三光闌(L3)均位于第二透鏡(206)的像面上，第一光闌(L1)、第二光闌(L2)各由三條平行的矩形支闌組成，第三光闌(L3)為圓形；第一光闌(L1)、第二光闌(L2)以第三光闌(L3)為中心對稱分布，各光闌尺寸設(shè)計(jì)如下設(shè)單個信道經(jīng)第二透鏡(206)成像后在像面上寬度為D，則第三光闌(L3)直徑為D，第一光闌(L1)、第二光闌(L2)的支闌寬度也均為D，每個支闌間距為2D；上支闌(L12)中心線與第三光闌(L3)中心線間隔0.5D偏右，而下支闌(L22)中心線與第三光闌(L3)中心線間隔0.5D偏左。
全文摘要
波導(dǎo)多層光盤的信道跟蹤方法涉及三維數(shù)據(jù)存儲器中波導(dǎo)多層只讀光盤光學(xué)拾取裝置的信道跟蹤方法，該方法將激光(201)經(jīng)柱面鏡(202)從波導(dǎo)多層光盤(203)的側(cè)面耦合進(jìn)入其中的某一層，部分傳導(dǎo)光將在該層信息坑(204)上散射出來，利用第一透鏡(205)、第二透鏡(206)組成的共聚焦光路收集被跟蹤信道及其左右兩個信道的散射光；散射光穿過第一光闌(L1)和第二光闌(L2)，由第一光電探測器(T1)和第二光電探測器(T2)分別轉(zhuǎn)化成第一電信號S1和第二電信號S2，第一電信號S1與第二電信號S2相減后放大形成波導(dǎo)多層光盤的循跡誤差控制信號；散射光穿過第三光闌(L3)后由光電倍增管(T3)轉(zhuǎn)化成射頻信號。便于光學(xué)拾取器循跡，結(jié)構(gòu)簡單，易于實(shí)現(xiàn)。
文檔編號G11B7/00GK1932990SQ20061009684
公開日2007年3月21日 申請日期2006年10月20日 優(yōu)先權(quán)日2006年10月20日
發(fā)明者梁忠誠, 陳坤, 徐寧, 涂興華, 陳陶 申請人:南京郵電大學(xué)