[发明专利]光学的再现方法

说明书

本发明是关于用激光聚焦在光记录媒介（光盘）上，使记录信号再现的方法。

关于在光盘表面上敷设一层记录材料，用激光聚焦，记录并再现信号的研究，总是希望能实现大容量，高密度信息的存储。但是，记录密度受激光波长的限制。如图2所示，信息记录在光盘的U型槽1上，即使激光聚焦在衍射界限内，为了充分减少邻近槽之间产生的串扰，两槽的间隔（轨迹间距）约为激光波长的2倍。图3是V型槽，以斜面2作为信息记录面的光盘。V型槽峰与峰之间的间隔也和U型槽一样，约为激光波长的2倍，才能减小邻近斜面的串扰。也就是说，V型槽比U型槽的轨迹间距可以缩小一半，记录密度可以增加一倍。（M.Nagashima;Applied    physics    Letters    Vol.42，P.144    1983年）。

光盘上记录并再现信息用的光源，是采用小型可直接调制的半导体激光器。为了保证记录用高功率激光器的实用寿命，如图4所示发光面3，及发光图形4为椭圆形，振荡波长为0.8μm，激光功率大约为25mw，为了在光盘上使光聚焦成圆形光点，需要扩大椭圆形的短轴（L），使其整形略成圆形光束。图5为记录再现信息的光学系统。从半导体激光器5射出的激光，通过准直透镜6成为平行光;再通过由两个棱镜组成的光束放大器7，就成为略呈圆形光束。这一激光束再通过偏光光束分束器8， 1/4 波片9，由物镜10聚焦在光盘记录面11上。而反射光，再一次通过物镜10， 1/4 波片9，在偏光光束分束器8上被反射，而与入射光分开，通过透镜12而会聚，在反射镜13上被反射的激光束，在检测器K上形成焦点，用作焦点控制。而未经反射镜13反射的激光束，由检测器M接收，作为信息再现和跟踪控制。

反射光束形状和光检测器M的形状，如图6，图7所示。图2中U型槽光盘再现用图6的光检测器。在光检测器14，15上接收光束光点16的光量，以其光量相等进行跟踪，以其光量和作为信息再现。如图3所示V型槽光盘的再现，是用图7的光检测器17，18，在V型槽斜面跟踪时，V型槽有微小摆动，从17，18接收的光量差中去除摆动频率后，再控制跟踪。

由于光束需要整形，光学系统的光能传递效率不超过40%，而半导体激光器的激光功率为25mw，光盘上的功率就只有10mw。例如使用记录材料为TeO_X（T.Ohta，et al.Journal of Applied physics Vol53、P8497 1982年，和、M.Takenaga et.al.Journal of Applied physics Vol54 P5376 1983年）用波长为0.83μm的半导体激光器作记录再现光于以说明如下：对于U型槽使用数值孔径（NA）为0.5的物镜，而V型槽用NA0.6物镜，相当于0.5物镜的中央部分射入光束。光盘转速每分钟1800转，在半径75mm处（轨迹线速度为14m/Sec）记录再现，记录功率为8mw，再现功率为1mw，可以使频率为10MHz的信号（记录位长为0.7μm）达到C/N比为50dB（带宽30KHz）

在处理高质的情报（如MUSE式高质量电视信号）时，就需要能够记录再现较高频率的信号。

V型槽与U型槽相比较，轨迹间距缩小一半，而记录密度为U型槽的2倍，但在轨迹方向上的线密度，两者还是相同的，能够记录再现信息的性质不变。现在先理解一下由光盘反射光束的动作，再说明激光波长和物镜的数值孔径，对线密度是怎样限制的。

如图8，物镜2将激光聚焦在光盘上，在它的入射光瞳上设一直角座标系（X-Y），激光光束的振幅分布用A（X，Y）来表示。在光盘记录面11上设直角座标系（ζ-η），ζ轴和η轴分别和X轴、Y轴相平行。同时ζ轴为光盘半径方向，η轴为轨迹的切线方向，影响激光光点反射振幅的光盘上复数反射率的分布用R（ζ，η）表示，在光盘记录面11上设定一个周期，如令ζ方向为P，η方向为q，则R（ζ，η）可用傅里叶级数展开，如下式：

从光盘上发出的反射光，在物镜10的出射光瞳上设一直角座标系（u-v），u，v轴与x，y轴相一致。光盘反射光在出射光瞳上振幅分布用下式表示，