專利名稱：一種適用于三維雙光子熒光存儲的光路系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及光信息存儲技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及ー種適用于三維雙光子熒光存儲的光路系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
隨著互聯(lián)網(wǎng)的廣泛普及和深入發(fā)展，各種信息的計算量和存儲量呈指數(shù)級的增長。光信息存儲作為信息存儲的ー種重要手段，為了擴大容量，一直在不斷地進行技術(shù)革新。近年來發(fā)展的三維雙光子熒光存儲技術(shù)，體存儲密度可達到
105iffi Cms，而且雙光子存儲記錄點較小，同時也增加了面存儲密度，能夠大大增加光盤
的存儲層數(shù)和面容量，極大增加數(shù)據(jù)存儲容量，且具有光存儲技術(shù)的數(shù)據(jù)保存時間長、安全穩(wěn)定等優(yōu)點，因而具有廣闊的應(yīng)用前景。目前的光盤存儲系統(tǒng)均采用兩個激光器，一個用于伺服控制，另ー個用于讀寫數(shù)據(jù)?，F(xiàn)有的一種應(yīng)用于三維雙光子熒光存儲系統(tǒng)的數(shù)據(jù)讀寫方案如圖I所示。該系統(tǒng)包含熒光讀寫模塊和伺服控制模塊。激光器I發(fā)出波長為800nm的讀寫激光，經(jīng)過準直擴束后，透過選層透鏡17，經(jīng)過一系列的分光棱鏡6、9、11后，被物鏡18聚焦在存儲材料的選定層，使存儲材料發(fā)生雙光子吸收寫入數(shù)據(jù)。存儲材料經(jīng)激光掃描發(fā)出熒光，熒光被分光棱鏡11反射后，由光電倍增管12吸收獲得數(shù)據(jù)信號。激光器7發(fā)出波長為532nm的伺服激光，進入分光棱鏡6,與讀寫激光稱合到同一光軸上,經(jīng)過分光棱鏡9、11后,被物鏡18聚焦到盤片反射層。反射回來的伺服激光經(jīng)過分光棱鏡9、11組成的特殊棱鏡，最終被光電檢測器10接收，產(chǎn)生聚焦和循跡誤差信號。上述光路系統(tǒng)采用兩個不同波長的激光器，需要分別控制，系統(tǒng)復(fù)雜；并且采用多個分光棱鏡、四分之一波片等元件，結(jié)構(gòu)繁瑣，光能損失較大。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的主要目的就是針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種適用于三維雙光子熒光存儲的光路系統(tǒng)，僅使用一個激光器便能實現(xiàn)伺服光路和讀寫光路，且光路簡單，光能損失較小。為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案
一種適用于三維雙光子熒光存儲的光路系統(tǒng)，包括激光器、伺服信號檢測模塊、數(shù)據(jù)信號檢測模塊以及由所述激光器往存儲材料的路徑上依次布置的準直透鏡、衍射光學元件、分光光學元件、ニ向色片和物鏡，所述衍射光學元件用于將經(jīng)準直的激光轉(zhuǎn)換成發(fā)往存儲材料反射層的O階激光和發(fā)往存儲材料數(shù)據(jù)層的I階激光，所述分光光學元件用于透射來自所述衍射光學元件的激光和反射來自存儲材料反射層的激光，所述ニ向色片用于透射激光和反射熒光，所述伺服信號檢測模塊設(shè)置在所述分光光學元件對來自存儲材料反射層的激光進行反射的反射路徑上，所述數(shù)據(jù)信號檢測模塊設(shè)置在所述ニ向色片對存儲材料數(shù)據(jù)層激發(fā)的熒光進行反射的反射路徑上。優(yōu)選地，所述激光器為飛秒激光器。優(yōu)選地，所述飛秒激光器發(fā)出激光的波長為1044nm。優(yōu)選地，所述分光光學兀件為分光棱鏡。優(yōu)選地，所述伺服信號檢測模塊包括光電檢測器，所述數(shù)據(jù)信號檢測模塊包括光電倍增管。優(yōu)選地，所述伺服信號檢測模塊還包括設(shè)置在所述分光光學元件和所述光電檢測器之間的柱面鏡，和/或所述數(shù)據(jù)信號檢測模塊還包括設(shè)置在所述ニ向色片和所述光電倍增管之間的球面鏡。優(yōu)選地，所述伺服信號檢測模塊還包括設(shè)置在所述光電檢測器和所述柱面鏡之間的針孔。優(yōu)選地，所述數(shù)據(jù)信號檢測模塊還包括設(shè)置在所述光電倍増管和所述球面鏡之間的針孔。優(yōu)選地，所述衍射光學元件厚度為700nm。優(yōu)選地，所述衍射光學元件為產(chǎn)生18%的O階激光和63%的I階激光的光學元件。本發(fā)明有益的技術(shù)效果在于
本發(fā)明的光路系統(tǒng)通過衍射光學元件(DOE)將激光器發(fā)出的激光轉(zhuǎn)換成O階和I階兩束光，分別作為伺服光和讀寫光，并通過設(shè)置ー個ニ向色片和ー個分光光學元件來實現(xiàn)對激發(fā)的熒光和伺服激光的讀取，因此只需要采用ー個激光器和ー個分光光學元件便能實現(xiàn)系統(tǒng)伺服和數(shù)據(jù)讀寫，從而本發(fā)明相對于以往的光存儲系統(tǒng)結(jié)構(gòu)更為簡單、緊湊，且光能損失較小。


圖I是ー種現(xiàn)有三維雙光子熒光存儲數(shù)據(jù)讀寫系統(tǒng)原理示意 圖2是本發(fā)明一個實施例的三維雙光子熒光存儲光路系統(tǒng)示意 圖中標號與部件對應(yīng)如下201.激光器，202.準直透鏡，203.衍射光學元件(D0E)，204.分光光學元件，205. ニ向色片，206.物鏡，207.存儲材料，208.柱面鏡，209.針孔，210.光電檢測器(PD)，211.球面鏡，212.針孔，213.光電倍增管(PMT)。
具體實施例方式以下通過實施例結(jié)合附圖對本發(fā)明進行進ー步的詳細說明。請參閱圖2，在一個實施例里，一種適用于三維雙光子熒光存儲的光路系統(tǒng)包含包括激光器201、伺服信號檢測模塊、數(shù)據(jù)信號檢測模塊以及由所述激光器201往存儲材料207如光盤盤片的路徑上依次布置的準直透鏡202、衍射光學元件203、分光光學元件204、ニ向色片205和物鏡206。所述衍射光學元件203用于將經(jīng)準直透鏡202準直的激光轉(zhuǎn)換成發(fā)往存儲材料反射層的O階激光和發(fā)往存儲材料數(shù)據(jù)層的I階激光，所述分光光學元件204用于透射來自所述衍射光學元件203的激光和反射來自存儲材料反射層的激光，所述ニ向色片205能夠透射長波長的激光而反射短波長的熒光。所述伺服信號檢測模塊設(shè)置在所述分光光學元件204對來自存儲材料反射層的激光進行反射的反射路徑上，所述數(shù)據(jù)信、號檢測模塊設(shè)置在所述ニ向色片205對存儲材料數(shù)據(jù)層激發(fā)的熒光進行反射的反射路徑上。根據(jù)本發(fā)明的實施例，激光器201發(fā)出的激光經(jīng)過準直透鏡202準直后，通過衍射光學元件(D0E)203產(chǎn)生O階光和I階光。O階光仍為平行光，I階光有一定出射角，可以通過衍射光學元件(D0E)203的參數(shù)來控制角度。O階光作為伺服光束，I階光作為讀寫光束。兩束光通過分光光學元件204、ニ向色片205后，由物鏡206分別會聚到盤片反射層和數(shù)據(jù)層。O階光被盤片反射后，通過物鏡206、ニ向色片205,被分光光學兀件204反射到伺服信號檢測模塊，產(chǎn)生聚焦和循跡誤差信號。寫數(shù)據(jù)時，I階光會聚到盤片數(shù)據(jù)層，在數(shù)據(jù)層上記錄下數(shù)據(jù)信息。讀取數(shù)據(jù)時，數(shù)據(jù)點由I階光 激發(fā)出的熒光通過物鏡206，被ニ向色片205反射到數(shù)據(jù)信號檢測模塊，產(chǎn)生數(shù)據(jù)信號。其中，ニ向色片透射長波長的激光，反射短波長的熒光。通過控制物鏡移動可以調(diào)整伺服光路，通過控制衍射光學元件DOE和物鏡移動，可以調(diào)整讀寫光路。所述激光器優(yōu)選為飛秒激光器。在一個實施例里，所述飛秒激光器發(fā)出激光的波長為1044nm。飛秒激光器輸出功率可調(diào)節(jié)。ニ向色片可透射1044nm的長波,反射560nm的短波。在一個實施例里，所述衍射光學元件(DOE)厚度為700nm。較優(yōu)地，飛秒激光器發(fā)出的激光通過衍射光學元件產(chǎn)生18%的O階激光和63%的I階激光。在一個實施例里,所述分光光學兀件為分光棱鏡。在一個實施例里，所述伺服信號檢測模塊包括光電檢測器(PD)210，所述數(shù)據(jù)信號檢測模塊包括光電倍增管(PMT) 213。在優(yōu)選的實施例里，所述伺服信號檢測模塊還包括設(shè)置在所述分光光學元件204和所述光電檢測器210之間的柱面鏡208。更優(yōu)選地，在所述光電檢測器210和所述柱面鏡208之間設(shè)置有針孔209。由此，在優(yōu)選的實施例里提供如下所述的伺服光路。飛秒激光器201發(fā)出1044nm的激光，經(jīng)過準直透鏡202后變?yōu)槠叫泄?。通過衍射光學元件203后，O階光仍然為平行光。經(jīng)過分光棱鏡204后，被ニ向色片205透射，由物鏡206匯聚到盤片207的反射層。光線反射后，經(jīng)過物鏡206、ニ向色片205后，由分光棱鏡204反射，再被柱面鏡208匯聚到光電檢測器210上，從而產(chǎn)生聚焦和循跡誤差信號。針孔209可以過濾雜光，減少干擾。在優(yōu)選的實施例里，所述數(shù)據(jù)信號檢測模塊還包括設(shè)置在所述ニ向色片205和所述光電倍増管213之間的球面鏡211。更優(yōu)選地，在所述光電倍増管213和所述球面鏡211之間設(shè)置有針孔212。由此，在優(yōu)選的實施例里提供如下所述的讀寫光路。數(shù)據(jù)寫入?yún)?，飛秒激光器201發(fā)出較大功率激光，波長為1044nm。經(jīng)過準直透鏡202后變?yōu)槠叫泄?。通過衍射光學元件203后，I階光有一定出射角。通過分光棱鏡204、ニ向色片205后，由物鏡206匯聚到盤片207的數(shù)據(jù)層，存儲材料發(fā)生雙光子光致變色反應(yīng)，從而記錄數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)讀取吋，飛秒激光器201發(fā)出較小功率激光，光線通過同樣的光路到達數(shù)據(jù)層。數(shù)據(jù)點被激發(fā)出波長為560nm的熒光，熒光通過物鏡206后，被ニ向色片205反射，由球面鏡211匯聚到光電倍增管213上，從而獲得數(shù)據(jù)信號。針孔212可以濾掉數(shù)據(jù)相鄰區(qū)域發(fā)出的熒光，減少層間串擾。在一個實施例里，物鏡可采用焦距3. 07mm的非球面鏡。
以上內(nèi)容是結(jié)合具體的優(yōu)選實施方式對本發(fā)明所作的進ー步詳細說明，不能認定本發(fā)明的具體實施只局限于這些說明。對于本發(fā)明所屬技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干簡單推演或替換，都應(yīng)當視為屬于本發(fā)明的保護范圍
權(quán)利要求
1.一種適用于三維雙光子突光存儲的光路系統(tǒng)，其特征在于，包括激光器、伺服信號檢測模塊、數(shù)據(jù)信號檢測模塊以及由所述激光器往存儲材料的路徑上依次布置的準直透鏡、衍射光學元件、分光光學元件、ニ向色片和物鏡，所述衍射光學元件用于將經(jīng)準直的激光轉(zhuǎn)換成發(fā)往存儲材料反射層的O階激光和發(fā)往存儲材料數(shù)據(jù)層的I階激光，所述分光光學元件用于透射來自所述衍射光學元件的激光和反射來自存儲材料反射層的激光，所述ニ向色片用于透射激光和反射熒光，所述伺服信號檢測模塊設(shè)置在所述分光光學元件對來自存儲材料反射層的激光進行反射的反射路徑上，所述數(shù)據(jù)信號檢測模塊設(shè)置在所述ニ向色片對存儲材料數(shù)據(jù)層激發(fā)的熒光進行反射的反射路徑上。
2.如權(quán)利要求I所述的光路系統(tǒng)，其特征在干，所述激光器為飛秒激光器。
3.如權(quán)利要求2所述的光路系統(tǒng)，其特征在干，所述飛秒激光器發(fā)出激光的波長為1044nmo
4.如權(quán)利要求I所述的光路系統(tǒng)，其特征在于，所述分光光學兀件為分光棱鏡。
5.如權(quán)利要求I至4任一項所述的光路系統(tǒng)，其特征在干，所述伺服信號檢測模塊包括光電檢測器，所述數(shù)據(jù)信號檢測模塊包括光電倍增管。
6.如權(quán)利要求5所述的光路系統(tǒng)，其特征在干，所述伺服信號檢測模塊還包括設(shè)置在所述分光光學元件和所述光電檢測器之間的柱面鏡，和/或所述數(shù)據(jù)信號檢測模塊還包括設(shè)置在所述ニ向色片和所述光電倍增管之間的球面鏡。
7.如權(quán)利要求6所述的光路系統(tǒng)，其特征在干，所述伺服信號檢測模塊還包括設(shè)置在所述光電檢測器和所述柱面鏡之間的針孔。
8.如權(quán)利要求6所述的光路系統(tǒng)，其特征在干，所述數(shù)據(jù)信號檢測模塊還包括設(shè)置在所述光電倍増管和所述球面鏡之間的針孔。
9.如權(quán)利要求I至4任一項所述的光路系統(tǒng)，其特征在干，所述衍射光學元件厚度為700nm。
10.如權(quán)利要求I至4任一項所述的光路系統(tǒng)，其特征在干，所述衍射光學元件為產(chǎn)生18%的O階激光和63%的I階激光的光學元件。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種適用于三維雙光子熒光存儲的光路系統(tǒng)，包括激光器、伺服信號檢測模塊、數(shù)據(jù)信號檢測模塊、準直透鏡、衍射光學元件、分光光學元件、二向色片和物鏡，所述衍射光學元件用于將經(jīng)準直的激光轉(zhuǎn)換成發(fā)往存儲材料反射層的0階激光和發(fā)往存儲材料數(shù)據(jù)層的1階激光，所述分光光學元件用于透射來自所述衍射光學元件的激光和反射來自存儲材料反射層的激光，所述二向色片用于透射激光和反射熒光，所述伺服信號檢測模塊設(shè)置在所述分光光學元件對來自存儲材料反射層的激光進行反射的反射路徑上，所述數(shù)據(jù)信號檢測模塊設(shè)置在所述二向色片對存儲材料數(shù)據(jù)層激發(fā)的熒光進行反射的反射路徑上。本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單、緊湊，且光能損失較小。
文檔編號G11B7/13GK102637439SQ20121013824
公開日2012年8月15日 申請日期2012年5月7日 優(yōu)先權(quán)日2012年5月7日
發(fā)明者侯欣楠, 侯鑒玻, 杜柯, 程雪岷, 馬建設(shè) 申請人:清華大學深圳研究生院