专利名称：一种多层光盘数据并行读取系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种频域光学相干成像系统，特别是关于一种用于高密度光存储领域 中三维多层光盘的多层光盘数据并行读取系统。
背景技术：
20世纪80年代光存储产品进入市场。由于它采用非接触式读写操作，具有易于更 换盘片，保存寿命长，每位信息的成本低廉等优点而被认为是下一代数字存储的主流产品。 如何继续提高光盘存储密度已成为本领域中极为重要的研究课题，研究开发新一代的高密 度高速数字光盘存储技术具有重要的现实意义。
高密度光存储技术主要包括三维光存储技术和超分辨率存储技术，三维光存储技 术又包括页面存储、多层存储、多波长(多色)存储、全息存储等，超分辨率技术又包括光学 系统超分辨技术和介质超分辨技术。其中三维光存储技术中的多层存储技术，虽然能够将 数据记录在多个记录层中，但同时只能读取其中一层记录的数据。如何同时读取多个记录 层上记录的数据，并避免相邻两个记录层的层间串扰，是这一技术面临的关键问题。发明内容
针对上述问题，本发明的目的是提供一种能同时并行读取三维多层光盘中各记录 层数据、提高光盘单碟存储量，且数据读取速度较快的多层光盘数据并行读取系统。
为实现上述目的，本发明采取以下技术方案一种多层光盘数据并行读取系统，其 特征在于它包括一准直器、一分束镜、一参考镜、一聚焦透镜、一用于存储记录数据的三维 多层光盘、一光栅、一消色差透镜、一电荷耦合器件探测器、一快速傅里叶变换模块和一计 算机；所述准直器发射出宽带光经由所述分束镜构成空间化的迈克尔逊干涉仪后分为参考 光和读取光，所述参考光被所述参考镜垂直反射；所述读取光经所述聚焦透镜后汇集至所 述三维多层光盘的各记录层内，各记录层的返回光与反射后的所述参考光在空间发生相干 叠加，再经所述准直器准直平行后，通过所述光栅将相干光频谱展开，并经所述消色差透镜 聚焦在所述电荷耦合器件探测器上，所述电荷耦合器件探测器读取相干光的频谱数据并传 输至所述快速傅里叶变换模块后，将频谱数据还原为所述三维多层光盘中各记录层的记录 数据，传输给所述计算机。
所述聚焦透镜采用具有聚焦功能的光学器件作为聚焦器；且所述聚焦透镜和消色 差透镜均采用透射式和反射式其中之一方式聚焦。
所述聚焦透镜采用非球面聚焦透镜、球面镜、角锥透镜或球透镜作为聚焦器。
所述多层光盘数据并行读取系统采用频域光学相干层析成像方法、扫频光学相干 层析成像方法或时域光学相干层析成像方法对三维多层光盘进行扫描读取。
所述参考镜采用普通平面反射镜和角耦反射镜其中之一。
所述迈克尔逊干涉仪采用由光纤、光纤耦合器、光线准直器构成光纤化的迈克尔 逊干涉仪。
本发明由于采取以上技术方案，其具有以下优点1、本发明由于采用的多层光盘 数据并行读取系统是针对现有技术中光盘存储方法只能同时记录并读取单层数据的不足， 进而通过将频域光学相干层析成像方法与三维光存储方法相结合，因此实现了同时并行读 取三维多层光盘中各记录层的数据，并极大地提高了光盘的单碟储量和数据读取速度。2、 本发明由于采用在三维多层光盘的各个记录层中存储数据，从而使得光盘的单碟存储量将 比现有技术中光盘的存储量提高数倍至数百倍。3、本发明由于采用的频域光学相干方法能 够并行读取三维多层光盘中多个记录层的数据，因此数据的读取速度将比现有技术中光盘 的读取速度提高数倍至数十倍。本发明可以广泛应用于高密度光盘技术领域中。
图1是本发明的整体结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进行详细的描述。
如图1所示，本发明包括一准直器1、一分束镜2、一参考镜3、一聚焦透镜4、一用 于存储记录数据的三维多层光盘5、一光栅6、一消色差透镜7、一 CCD(电荷耦合器件)探 测器8、一快速傅里叶变换模块9和一计算机10。准直器1发射出的宽带光经由分束镜2 构成空间化的迈克尔逊干涉仪后分为两束光输出，其中一束为参考光，另一束为读取光。参 考光被参考镜3垂直反射；另一束为读取光，读取光经聚焦透镜4后汇集至三维多层光盘5 的各记录层内。则各记录层的返回光与经参考镜3垂直反射后的参考光在空间发生相干叠 加，再经准直器1准直平行后，通过光栅6将相干叠加后的相干光频谱展开，并经消色差透 镜7聚焦在CCD探测器8上。CCD探测器8读取相干光的频谱数据并传输给快速傅里叶变 换模块9，快速傅里叶变换模块9通过离散傅里叶变换将频谱数据还原为三维多层光盘5中 各不同记录层的记录数据，并传输给计算机10。
由于CXD探测器8每曝光一次得到沿三维多层光盘5深度方向的一线频域信息， 通过快速傅里叶变换模块9后在计算机10上得到深度方向的一线数据，即三维多层光盘5 不同深度的返回光信号强度。信号的强和弱可分别代表记录的信息“1”和“0”，这样，本发 明的多层光盘数据并行读取系统就可以快速并行读取不同深度多层介质记录的“0” “1”信 息，克服了现有技术中光盘单层读取信息的缺点，可以大大提高信息读取速度。
上述实施例中，由于数据被记录在三维多层光盘5的各个记录层中，从而光盘的 单碟存储量将比现有技术中光盘的存储量提高数倍至数百倍。
上述实施例中，本发明可以采用频域光学相干层析成像(FD-OCT)方法对三维多 层光盘进行高速扫描读取，它具有频域并行读取能力，能够同时读取样品不同深度的光信 号，并能有效避免层间串扰。本发明还可以采用扫频光学相干层析成像(SS-OCT)方法或时 域光学相干层析成像(TD-OCT)方法对三维多层光盘进行高速扫描读取。
上述各实施例中，聚焦透镜4可以采用具有聚焦功能的光学器件作为聚焦器，例 如，聚焦透镜4可以采用非球面聚焦透镜、球面镜、角锥透镜或球透镜等光学器件作为聚焦 器。并且聚焦透镜4和消色差透镜7均可以采用透射式聚焦，也可以均采用反射式聚焦。
上述各实施例中，参考镜3可以采用普通平面反射镜，也可以采用角耦反射镜，或采用其它一切可以使入射光按原方向返回的光学器件。
上述各实施例中，由分束镜2构成空间化的迈克尔逊干涉仪，还可以采用由光纤、 光纤耦合器、光线准直器构成光纤化的迈克尔逊干涉仪。
本发明在使用时，应预先按要求设计好各个器件的参数分束镜2的分光比、聚焦 透镜4的数值孔径、三维多层光盘5的各记录层的反射率、光栅6的衍射角度和消色差透镜 7的焦距，以及各个器件在系统平台上的距离、角度和布局。
上述各实施例仅用于说明本发明，各部件的结构、尺寸、设置位置及形状都是可以 有所变化的，在本发明技术方案的基础上，凡根据本发明原理对个别部件进行的改进和等 同变换，均不应排除在本发明的保护范围之外。
权利要求
1.一种多层光盘数据并行读取系统，其特征在于它包括一准直器、一分束镜、一参考 镜、一聚焦透镜、一用于存储记录数据的三维多层光盘、一光栅、一消色差透镜、一电荷耦合 器件探测器、一快速傅里叶变换模块和一计算机；所述准直器发射出宽带光经由所述分束镜构成空间化的迈克尔逊干涉仪后分为参考 光和读取光，所述参考光被所述参考镜垂直反射；所述读取光经所述聚焦透镜后汇集至所 述三维多层光盘的各记录层内，各记录层的返回光与反射后的所述参考光在空间发生相干 叠加，再经所述准直器准直平行后，通过所述光栅将相干光频谱展开，并经所述消色差透镜 聚焦在所述电荷耦合器件探测器上，所述电荷耦合器件探测器读取相干光的频谱数据并传 输至所述快速傅里叶变换模块后，将频谱数据还原为所述三维多层光盘中各记录层的记录 数据，传输给所述计算机。
2.如权利要求1所述的一种多层光盘数据并行读取系统，其特征在于所述聚焦透镜 采用具有聚焦功能的光学器件作为聚焦器；且所述聚焦透镜和消色差透镜均采用透射式和 反射式其中之一方式聚焦。
3.如权利要求2所述的一种多层光盘数据并行读取系统，其特征在于所述聚焦透镜 采用非球面聚焦透镜、球面镜、角锥透镜或球透镜作为聚焦器。
4.如权利要求1或2或3所述的一种多层光盘数据并行读取系统，其特征在于所述 多层光盘数据并行读取系统采用频域光学相干层析成像方法、扫频光学相干层析成像方法 或时域光学相干层析成像方法对三维多层光盘进行扫描读取。
5.如权利要求1或2或3所述的一种多层光盘数据并行读取系统，其特征在于所述 参考镜采用普通平面反射镜和角耦反射镜其中之一。
6.如权利要求4所述的一种多层光盘数据并行读取系统，其特征在于所述参考镜采 用普通平面反射镜和角耦反射镜其中之一。
7.如权利要求1或2或3或6所述的一种多层光盘数据并行读取系统，其特征在于 所述迈克尔逊干涉仪采用由光纤、光纤耦合器、光线准直器构成光纤化的迈克尔逊干涉仪。
8.如权利要求4所述的一种多层光盘数据并行读取系统，其特征在于所述迈克尔逊 干涉仪采用由光纤、光纤耦合器、光线准直器构成光纤化的迈克尔逊干涉仪。
9.如权利要求5所述的一种多层光盘数据并行读取系统，其特征在于所述迈克尔逊 干涉仪采用由光纤、光纤耦合器、光线准直器构成光纤化的迈克尔逊干涉仪。
全文摘要
本发明涉及一种多层光盘数据并行读取系统，它包括准直器、分束镜、参考镜、聚焦透镜、三维多层光盘、光栅、消色差透镜、电荷耦合器件探测器、快速傅里叶变换模块和计算机；准直器发射出宽带光经分束镜后分为参考光和读取光，参考光被参考镜垂直反射；读取光经聚焦透镜后汇集至三维多层光盘的各记录层，各记录层的返回光与反射后的参考光在空间发生相干叠加，经准直器后通过光栅将频谱展开，并经消色差透镜聚焦在电荷耦合器件探测器后读取相干光的频谱数据，并传输至快速傅里叶变换模块后还原为三维多层光盘中各记录层的记录数据，传输给计算机。本发明能同时并行读取三维多层光盘中各记录层的数据，并提高光盘的单碟储量和数据读取速度。本发明可以广泛应用于高密度光盘技术领域中。
文档编号G11B7/09GK102034500SQ20101053990
公开日2011年4月27日 申请日期2010年11月9日 优先权日2010年11月9日
发明者董屾, 薛平 申请人:清华大学