专利名称：波导多层光盘的信道跟踪方法
技术领域：
本发明具体涉及三维数据存储器中波导多层只读光盘光学拾取装置的信道跟踪方法，属于光信息存储技术领域。
背景技术：
传统的光盘存储通过减小记录激光的波长和增加物镜的数值孔径来提高数据密度，目前的光盘存储面密度已经接近由电磁波衍射效应引起的空间分辨率极限。因此，下一代超高密度光存储技术有可能建立在突破平面限制的三维光学存储技术之上。作为一种准三维光学存储方法，2001年我国南京师范大学梁忠诚课题组提出一种基于新原理的波导多层光存储技术(Zhongcheng Liang，Tao Yang，HaiMing，Jianping Xie，A novel 3D multilayered waveguide memory.Proc.SPIEVol.4930，pp.134-137，2002；中国发明专利ZL02138417.7；ZL02138418.5)。波导多层存储器由多片平面光波导叠合而成，其原理和特点是利用波导缺陷记录数据，利用波导缺陷的光散射效应读出数据，利用波导对光的约束作用实现层选址并抑制层间串扰。
利用波导多层存储原理制作的波导多层光盘，可以充分利用现有光盘的生产技术，成倍地提高信息容量，为我国走具有独立自主知识产权的光存储道路开辟新的方向。
信道跟踪技术是光盘存储系统中的关键技术之一。多种因素会使得主光斑在信息读出过程中，偏离信道，导致读出失败，例如光盘信道间距在制造时出现的误差，光盘在转动时发生的抖晃等等，因此必须采用合理的方法保证主光斑始终保持在光盘信道上。现有的信道跟踪方法包括光束法，外差法，颤动法等等，但波导多层光存储系统崭新的存储原理和读出特性决定了以上方法不能充分发挥作用。
根据波导理论进行的计算机模拟计算以及已有的实验表明在波导多层存储中，单个信息坑的散射光功率较小，这对信号检测系统提出了更高的要求。由于循迹信号较弱这个问题直接影响着波导多层存储这种信息存储方法的可行性和实用性，为此，我们提出了一种多光束推挽的方法来解决波导多层光盘存储系统的信道跟踪问题。
发明内容
技术问题本发明的目的是提出一种波导多层光盘的信道跟踪方法，该方法散射光通过滤波光阑，能使光电探测器获得足够强的循迹误差信号和射频信号。
技术方案本发明的信道跟踪方法如下该方法将激光经柱面镜从波导多层光盘的侧面耦合进入其中的某一层，部分传导光将在该层信息坑上散射出来，利用第一透镜、第二透镜组成的共聚焦光路收集被跟踪信道及其左右两个信道的散射光；散射光穿过第一光阑和第二光阑，由第一光电探测器和第二光电探测器分别转化成第一电信号S1和第二电信号S2，第一电信号S1与第二电信号S2相减后放大形成波导多层光盘的循迹误差信号；散射光穿过第三光阑后由光电倍增管转化成射频信号。第一光阑、第二光阑、第三光阑均位于第二透镜的像面上，第一光阑、第二光阑各由三条平行的矩形支阑组成，第三光阑为圆形；第一光阑、第二光阑以第三光阑为中心对称分布，各光阑尺寸设计如下设单个信道经第二透镜成像后在像面上宽度为D，则第三光阑直径为D，第一光阑、第二光阑的支阑宽度也均为D，每个支阑间距为2D；上支阑中心线与第三光阑中心线间隔0.5D偏右，而下支阑中心线与第三光阑中心线间隔0.5D偏左。
波导多层光盘结构如图1所示包括芯层，包层和信息坑；激光经柱面镜从波导多层光盘的侧面耦合进入其中的某一层，由于包层的折射率相对于芯层较低，该传导光将在芯层中传播，而由于光盘表面已经压制了信息坑，部分传导光将在这些信息坑上散射出来。
第一透镜和第二透镜组成共聚焦光路，用于收集散射光。为了获得足够强的循迹信号，透镜并不仅仅收集被跟踪信道的散射光，而是收集被跟踪信道及其左右两个信道发出的散射光。
第一光阑、第二光阑、第三光阑位于透镜的像面，第三光阑是圆孔光阑，用于拾取射频信号；第一光阑、第二光阑是两组起推挽作用的光阑，用于获得循迹误差信号。第一光阑、第二光阑以第三光阑为中心对称分布。为了获得足够强的循迹光，第一光阑和第二光阑均由三组支阑组成，支阑相互平行，支阑间隔与信道间距相对应，获取多个信道发出的散射光。
第一光阑、第二光阑、第三光阑后紧贴光电探测器和光电倍增管，将光信号转化为电信号，透过第三光阑的光斑经光电倍增管形成射频信号RF；透过第一光阑、第二光阑的光斑在光电探测器上形成循迹误差信号电信号。
循迹正确时S1-S2＝0；光斑向右略偏时，S1信号增强，S2信号减弱，S1-S2＞0；光斑向左略偏时，S2信号增强，S1信号减弱，S1-S2＜0；由此可见，若将两光电探测器的输出电信号相减，其差的大小就表示光束偏离程度，其正负就表示偏离的方向，这就是循迹误差信号。将此误差信号放大处理后控制光学拾取器，使整个拾取器作微小的移动，从而纠正光束使其正好投射在光盘信道上。
本发明的关键在于提出一种波导多层光盘光学拾取装置的信道跟踪方法。发明要点在于利用共聚焦光路收集光盘表面被跟踪信道及其左右信道的散射光，该散射光通过特殊设计的滤波光阑，能使光电探测器获得足够强的循迹误差信号和射频信号。
有益效果根据以上叙述可知，本发明具有如下特点提出一种波导多层光盘光学拾取装置的信道跟踪方法。利用共聚焦光路收集光盘表面被跟踪信道及其左右两个信道的散射光，该散射光通过特殊设计的滤波光阑，能使光电探测器获得足够强的循迹误差信号和射频信号。
图1波导多层光盘的结构示意图。图中有芯层101、包层102、信息坑103。
图2波导多层光盘光学拾取头的信道跟踪光学系统。图中有激光201，柱面镜202，波导多层光盘203，信息坑204，第一透镜205，第二透镜206，第一光阑L1，第二光阑L2，第三光阑L3，第一光电探测器T1，第二光电探测器T2以及光电倍增管T3。
图3光阑正视图。图中有第一光阑L1，第二光阑L2，第三光阑L3，上支阑L12，下支阑L22。
图4(a)跟踪正确时信道光斑在光阑上的投影，图4(b)跟踪偏右时信道光斑在光阑上的投影，图4(c)跟踪偏左时信道光斑在光阑上的投影，附图包括的器件有芯层101、包层102、信息坑103；激光201，柱面镜202，波导多层光盘203，信息坑204，第一透镜205，第二透镜206，第一光阑L1，第二光阑L2，第三光阑L3，第一光电探测器T1，第二光电探测器T2以及光电倍增管T3；上支阑L12，下支阑L22。
具体实施例方式
本发明的波导多层光盘光学拾取装置的信道跟踪方法激光201从波导多层光盘202侧面耦合进入其中的某一层，由于包层的折射率相对于芯层较低，该传导光将在芯层中传播，而由于光盘表面已经压制了信息坑，部分传导光将在这些信息坑上散射出来。
第一透镜205和第二透镜206组成共聚焦光路，用于收集散射光。为了获得足够强的循迹信号，透镜205并不仅仅收集被跟踪信道的散射光，而是收集被跟踪信道及其左右两个信道发出的散射光。
三个光阑L1，L2，L3均位于第二透镜202的像面上，其中L1，L2各由三条平行的矩形支阑组成，L3为圆形光阑。L1、L2以L3为中心对称分布，各光阑尺寸设计如下设单个信道经透镜成像后在像面上宽度为D，则L3直径为D，L1，L2的支阑宽度也均为D，每个支阑间距为2D；上支阑L11中心线与L3中心线间隔0.5D偏右，而下支阑L12中心线与L3中心线间隔0.5D偏左。光阑后紧贴第一光电探测器T1和第二光电探测器T2和光电倍增管T3，将光信号转化为电信号，透过第三光阑L3的光斑是拾取信号的主光束，在光电倍增管上形成射频信号RF；透过两个光阑L1，L2的光斑在T1，T2上形成循道误差信号S1，S2。
循迹正确时S1-S2＝0；光斑向右略偏时，S1信号增强，S2信号减弱，S1-S2＞0；
光斑向左略偏时，S2信号增强，S1信号减弱，S1-S2＜0；由此可见，若将两循迹光电管的输出相减，其差的大小就表示光束偏离程度，其正负就表示偏离的方向，这就是循迹误差信号。将此误差信号放大处理后去控制装在转轴上的光学拾取器，使整个拾取器作微小的移动，从而纠正光束使其正好投射在光盘信道上。
实际工作时，信道跟踪正确，但由于光盘各信息坑的长度不一定相同，因此通过第一光阑L1和第二光阑L2的光通量也不一定相等，但这也不会产生误操作，因为S1，S2的信号都在变化着，其中也带有信息，由他们相减得到的循迹误差信号要经过低通滤波器得到平均分量，只有当光束偏离信道时，才能使循迹光电管输出的低频分量发生变化。
权利要求
1.一种波导多层光盘的信道跟踪方法，其特征是该方法将激光(201)经柱面镜(202)从波导多层光盘(203)的侧面耦合进入其中的某一层，部分传导光将在该层信息坑(204)上散射出来，利用第一透镜(205)、第二透镜(206)组成的共聚焦光路收集被跟踪信道及其左右两个信道的散射光；散射光穿过第一光阑(L1)和第二光阑(L2)，由第一光电探测器(T1)和第二光电探测器(T2)分别转化成第一电信号S1和第二电信号S2，第一电信号S1与第二电信号S2相减后放大形成波导多层光盘的循迹误差控制信号；散射光穿过第三光阑(L3)后由光电倍增管(T3)转化成射频信号。
2.根据权利要求1所述的波导多层光盘的信道跟踪方法，其特征是第一光阑(L1)、第二光阑(L2)、第三光阑(L3)均位于第二透镜(206)的像面上，第一光阑(L1)、第二光阑(L2)各由三条平行的矩形支阑组成，第三光阑(L3)为圆形；第一光阑(L1)、第二光阑(L2)以第三光阑(L3)为中心对称分布，各光阑尺寸设计如下设单个信道经第二透镜(206)成像后在像面上宽度为D，则第三光阑(L3)直径为D，第一光阑(L1)、第二光阑(L2)的支阑宽度也均为D，每个支阑间距为2D；上支阑(L12)中心线与第三光阑(L3)中心线间隔0.5D偏右，而下支阑(L22)中心线与第三光阑(L3)中心线间隔0.5D偏左。
全文摘要
波导多层光盘的信道跟踪方法涉及三维数据存储器中波导多层只读光盘光学拾取装置的信道跟踪方法，该方法将激光(201)经柱面镜(202)从波导多层光盘(203)的侧面耦合进入其中的某一层，部分传导光将在该层信息坑(204)上散射出来，利用第一透镜(205)、第二透镜(206)组成的共聚焦光路收集被跟踪信道及其左右两个信道的散射光；散射光穿过第一光阑(L1)和第二光阑(L2)，由第一光电探测器(T1)和第二光电探测器(T2)分别转化成第一电信号S1和第二电信号S2，第一电信号S1与第二电信号S2相减后放大形成波导多层光盘的循迹误差控制信号；散射光穿过第三光阑(L3)后由光电倍增管(T3)转化成射频信号。便于光学拾取器循迹，结构简单，易于实现。
文档编号G11B7/00GK1932990SQ20061009684
公开日2007年3月21日 申请日期2006年10月20日 优先权日2006年10月20日
发明者梁忠诚, 陈坤, 徐宁, 涂兴华, 陈陶 申请人:南京邮电大学