一种基于转镜的高速刻录系统的光存储方法及装置与流程

本发明属于光存储，尤其涉及一种基于转镜的高速刻录系统的光存储方法及装置。

背景技术：

1、光存储技术是利用激光照射介质，通过激光与介质的相互使用使介质发生物理或化学变化，将相应信息存储下来的技术手段。其基本原理是：承载信息介质受到激光辐射后，介质的某种性质发生物理或化学变化，介质性质发生的不同变化对应为不同的存储信息。

2、光存储具有以下几个方面的特点：1、可存储的信息量大；2、光盘采用非接触式读写，由于无接触，光盘不会受到磨损，这提高了光存储的可靠性以及光盘的使用寿命。另外，光盘中刻录的信息也不会因为频繁访问而出现信息遗失的现象；3、通常信息存储的介质上附有透明的保护层，因而空气中的杂质和灰尘对光盘上记录的信息影响很小。但光学头无论是体积还是质量，目前还都无法与磁头相提并论，这极大地影响了光盘的信息记录速度。随着信息技术的飞速发展，存储大量信息的需求也随之急速增加。但目前信息存储的发展仍是处于一个相对薄弱的状态，光存储目前达到的存储密度和数据记录效率还远远跟不上信息科学技术的发展速度。为了提高光存储容量和信息刻录速度，光存储正在由波长较长的波段向着波段较短的波段(波长变短)、平面存储向三维体存储、远场向近场、热烧蚀效应向光子激发效应、逐点存储向并行高速存储的方向发展。

3、专利文献cn114415481a公开了一种基于转镜的激光直写系统的刻写方法及装置，该方法构建光功率和声光调制器的输入电压之间的拟合关系；获取转镜扫描有效区域内的光功率分布情况；根据预定刻写光功率和所述光功率分布情况，确定单次刻写视场范围；根据所述单次刻写视场范围，对待刻写文件进行分割，得到至少一个子文件；对所述子文件进行灰度补偿矫正，得到刻写数据文件；根据刻写方向的偏转角度，对每个刻写数据文件的行初始位置坐标进行坐标变换；根据变换后的行初始位置坐标和所述拟合关系，利用基于转镜的激光直写系统进行刻写。该方法用于平面的数据刻录，但如何实现快速三维体存储数据的刻录，说明书中并没有提及。

4、专利cn115327867a公开了一种高速高精度对准的激光直写光刻方法与装置，该方法使用位移台与转镜同步运动算法，首先基于激光器产生激光束，基于电光/声光调制器实现激光强度高速调制，基于任意波形发生器产生高速调制信号控制；然后启动位移台，按照预设路径移动，经过预设触发位置时产生触发信号；再基于数据采集卡采集触发信号，获得触发后打开转镜触发激光器，基于转镜位置激光器获得转镜扫描起始点信号，用于启动任意波形发生器输出高速调制信号；最后位移台匀速移动到下一个触发位置产生触发信号，直到位移台预设路径移动结束，完成刻写。该方法用于解决激光直写光刻过程中，激光刻录的准确度。

技术实现思路

1、为了解决上述问题，本发明提供了一种基于转镜的高速刻录系统的光存储方法，该方法可以有有效提高刻录的准确率和刻录效率。

2、一种基于转镜的高速刻录系统的光存储方法，所述高速刻录系统包括转镜，物镜，并通过外接高速数字输出卡控制刻录激光的激光强弱；

3、所述光存储方法包括以下步骤：

4、一、编码包括数据信息和刻录坐标的待存储数据，获得对应刻录激光触发动作的二进制编码；

5、二、基于预设刻录的信息间距调整二进制编码，获得存储编码，所述信息间距为二进制编码中各算符之间的距离；

6、三、校准高速数字输出卡和确定刻录基底面；

7、四、根据存储编码生成对应的光强波形数据并存入校准好的高速数字输出卡中；

8、五、根据球差校准相位图，校准高速刻录系统中的物镜与刻录基底面之间的光学球差，根据高速数字输出卡输出的光强波形数据控制刻录激光进行y轴方向的刻录操作；

9、六、当完成一次y轴方向上的刻录操作后，根据刻录坐标调节物镜焦距的偏移量，并重复步骤五，直至完成z轴方向上所有存储编码的刻录，获得待存储数据对应的三维体存储数据。

10、具体的，所述高速刻录系统包括用于提供激光的光源组件，由扫描透镜、场镜以及二向色镜组成的扫描组件，以及用于固定光刻胶样品的刻写平台；

11、所述光源组件发出的激光经所述转镜反射为扫描y轴方向的刻录激光后，投射至所述扫描组件通过扫描透镜和场镜将刻录激光汇聚至二向色镜，所述二向色镜将汇聚的刻录激光折射至物镜中，通过所述物镜将刻录激光投射在刻写平台上的光刻胶样品上，在刻录过程中通过所述高速数字输出卡调节光源组件发出激光的强弱。

12、本发明提供的方法，通过对待存储数据进行多次编码成为二维进制数据后，利用转镜旋转的同时，空气轴承位移台沿着与转镜扫描方向垂直的方向连续移动，高速数字输出卡按照编码后的二进制数据高速输出，直到整个平面完成刻录，在改变物镜焦距的偏移量与重新校准球差后重复上述过程，获得三维体存储数据。

13、具体的，所述高速刻录系统还设有刻写观测组件，包括：相机，照明光源，光阑，聚光透镜，等比例分光片与成像透镜；

14、所述照明光源发出的照明光经所述光阑投射至聚光透镜后转化为平行光，所述平行光再经过等比例分光片反射聚焦入物镜的入瞳处后，通过相机获得所述物镜视场范围内的光刻胶样品图像。

15、具体的，所述物镜选用空气物镜。

16、具体的，所述刻写平台包括可沿y轴方向运动的空气轴承位移台和安装在所述空气轴承位移台上、可在z轴方向上调节的压电位移台，所述光刻胶样品放置在压电位移台上。

17、优选的，所述空气轴承位移台在y轴放上设置延长轨道，并采用阶梯式运动方式，所述阶梯运动方式包括未进入刻录区域时的匀加速阶段，处于刻录区域时的匀速运动阶段，以及离开刻录区域时的匀减速阶段，防止空气轴承位移台因长期急停导致设备损坏，同时也避免布置在压电位移台上的光刻胶样品定位发生变化。

18、优选的，所述空气轴承位移台在匀速阶段的速度由转镜的转动频率和预设信息间隙决定。

19、具体的，所述空气轴承位移台在匀速阶段的速度计算公式如下：

20、v＝1000×d÷(1÷f)

21、式中，d表示预设信息间距，单位um，f表示转镜频率，单位hz，v表示位移台的移动速度，单位mm/s。

22、具体的，根据存储编码反向生成刻录激光的控制指令，无论是c、d光盘还是dvd光盘等光存储介质，其存储数据的方式都与硬盘相同，数据都采用二进制序列来表示，在这类光盘上面刻录信息，可以通过激光将编码后的二进制数据刻录在具有反射能力的盘片上，光盘上定义激光刻录的小坑表示二进制的“0”，而空白处则表示二进制的“1”，对于激光刻录而言，“1”表示激光打开刻写，“0”表示激光关闭刻写。

23、优选的，在步骤2中，所述调整基于二进制编码刻录的信息间距与预设刻录的信息间距之间差距进行处理：

24、当直接刻录的信息间距大于预设的信息间距，则在刻录单个数据信息时，设置多个连续高电平延长激光的开启时间，从而降低间距；

25、当直接刻录的信息间距小于预设的信息间距，则在两个连续的数据信息之间延长激光的关闭时间，从而提高间距。

26、具体的，在步骤三中高速数字输出卡的校准过程如下：

27、根据将转镜调节至出厂校准频率后，通过所述转镜输出预设刻录长度的光栅，将所述光栅以预设的分割精度进行像素切割，获得一组由多个像素点组成的模版线条；

28、基于所述多个像素点，对高速数字输出卡的输出频率进行调节，直至输出获得与模版线条相同长度的线条后完成初始化。

29、优选的，所述高速数字输出卡通过检测转镜的频率波形，当出现第一个频率上升沿时，根据预设的延迟时间输出光强波形数据，从而提高刻录动作的反馈速度。

30、本发明还提供了一种光存储装置，包括存储器，一个或多个处理器和高速刻录系统，所述存储器中存储有可执行代码，所述一个或多个处理器执行可执行代码，用于实现上述光存储方法，其具体步骤如下：获取待存储数据，采用所述光存储方法对待存储数据和高速刻录系统进行处理后，通过高速刻录系统对待存储数据进行刻录，获得待存储数据对应的三维体存储数据。

31、与现有技术相比，本发明的有益效果：

32、本发明利用转镜高速旋转的工作特性，并利用高速数字输出卡配合输出预设的存储编码，极大地提高了光存储效率。

33、同时无需调节转镜位置，仅需调节刻写平台与物镜之间的偏移量，从而实现连续刻录多层数据的目的。