基于纳米光刻的光盘读写方法及刻写控制信息编解码方法技术

本发明专利技术提供基于纳米光刻的光盘写入方法与装置、基于纳米光刻的光盘读取方法与装置、基于纳米光刻的光盘读写装置，以及刻写控制信息的编码方法、刻写控制信息的解码方法、从反射光谱中解码出数字存储信息的方法。本发明专利技术的技术方案可有效提高光盘信息读取速率和分辨能力，并极大地提升了光盘的存储密度和存储维度。

The method of reading and writing optical disk and the method of encoding and decoding the control information of writing based on nano lithography

【技术实现步骤摘要】
基于纳米光刻的光盘读写方法及刻写控制信息编解码方法
本专利技术涉及光学
，特别是涉及基于纳米光刻的光盘写入方法与装置、基于纳米光刻的光盘读取方法与装置、基于纳米光刻的光盘读写装置，以及刻写控制信息的编码方法、刻写控制信息的解码方法、从反射光谱中解码出数字存储信息的方法。
技术介绍
随着基因测序以及脑活动读取等技术的发展，不仅仅产生了大量的数据，同时对于数据如何有效、稳定、准确地保存提出了更高的要求。基于上述背景，光盘存储技术因其节能、存储寿命长、安全性好以及易加工等优点，很好地顺应了时代的要求。而对于光盘技术而言，存储容量的限制严重阻碍了光盘技术的发展。为了提升光盘的容量，传统的技术路线是减小记录光斑的尺寸。随着短波长激光二极管(GaN蓝绿色激光器)的研制成功，使得蓝光光盘逐渐成为光盘市场上的主流存储方式。早期的CD光盘，记录激光波长为780nm，数值孔径为0.45，轨道间距为1.6μm，单层存储容量仅为650MB；后来的DVD光盘，记录激光波长为650nm，数值孔径为0.6，轨道间距为0.74μm，单层存储容量为4.7GB；而目本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于纳米光刻的光盘写入方法，其特征在于，包括：/n压缩实心刻写光束的焦斑尺寸；/n读取需存入光盘的数字存储信息；所述数字存储信息亦作为刻写控制信息；所述刻写控制信息包括按序排列的各子刻写控制信息；每一所述子刻写控制信息用于控制一个信息记录点的刻写；所述信息记录点处包括m个数据存储位点，每一所述子刻写控制信息由m位二进制数构成，每位二进制数的数码用于表示是否在对应的数据存储位点处进行相应深度信息沟槽的刻写；/n根据所述刻写控制信息中的一组m位子刻写控制信息，控制被压缩的焦斑在光盘物理存储介质的记录层刻写对应的信息记录点；/n待完成所述信息记录点的刻写后，将所述被压缩的焦斑移动至下一待刻写...

【技术特征摘要】
1.一种基于纳米光刻的光盘写入方法，其特征在于，包括：
压缩实心刻写光束的焦斑尺寸；
读取需存入光盘的数字存储信息；所述数字存储信息亦作为刻写控制信息；所述刻写控制信息包括按序排列的各子刻写控制信息；每一所述子刻写控制信息用于控制一个信息记录点的刻写；所述信息记录点处包括m个数据存储位点，每一所述子刻写控制信息由m位二进制数构成，每位二进制数的数码用于表示是否在对应的数据存储位点处进行相应深度信息沟槽的刻写；
根据所述刻写控制信息中的一组m位子刻写控制信息，控制被压缩的焦斑在光盘物理存储介质的记录层刻写对应的信息记录点；
待完成所述信息记录点的刻写后，将所述被压缩的焦斑移动至下一待刻写信息记录点所在的位置，并根据所述刻写控制信息中的下一组m位子刻写控制信息控制所述被压缩的焦斑进行刻写，直至完成所有信息记录点的数字存储信息的写入。


2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述压缩实心刻写光束的焦斑尺寸的实现方式包括：
方式一、分别形成波长不同的实心刻写光束及空心抑制光束；令所述实心刻写光束及所述空心抑制光束的焦平面在空间上重合；将重合后的光束照射于光盘物理存储介质，所述空心抑制光束抑制所述实心刻写光束的外围光斑，以压缩所述实心刻写光束的焦斑尺寸；或者，
方式二、减小所述实心刻写光束的波长和/或增大物镜的数值孔径。


3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述空心抑制光束抑制所述实心刻写光束的外围光斑的实现方式包括：
所述空心抑制光束照射于所述光盘物理存储介质的吸收调制层；
在所述空心抑制光束的作用下，所述吸收调制层抑制所述实心刻写光束的外围光斑透过所述吸收调制层。


4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述压缩实心刻写光束的焦斑尺寸的实现方式还包括：所述方式一或所述方式二的实心刻写光束采用脉冲光束实现双光子刻写方法。


5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：
通过控制所述实心刻写光束的光束强度和作用时间来控制对所述记录层上数据存储位点处的沟槽刻写深度；
通过控制所述空心刻写光束的光束强度和作用时间来控制对所述记录层上数据存储位点处的沟槽刻写宽度。


6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述实心刻写光束的光束强度符合高斯强度分布；所述空心抑制光束的光束强度符合环形强度分布且中心强度趋于零。


7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述实心刻写光束采用可见、紫外、深紫外连续激光或波段在可见光至紫外光之间的脉冲激光。


8.根据权利要求1所述的方法，所述信息记录点的大小不大于130nm；所述信息记录点的轨道间距不大于320nm。


9.一种基于纳米光刻的光盘读取方法，其特征在于，包括：
形成白光光源，并将其聚焦照射于光盘物理存储介质的记录层的一信息记录点；
收集测量光信号；所述测量光信号中包括所述信息记录点的由其各刻写沟槽的反射光场相干叠加而成的总反射光场其中，为所述信息记录点的第i个刻写沟槽的反射光场；E0为未刻写沟槽的反射光场；m为所述信息记录点的数据存储位点的位数；“0”和“1”数码分别表示所述信息记录点的数据存储位点是否有刻写沟槽；n1(λ)为所述光盘物理存储介质的记录层的折射率，其依赖于刻写光束的波长λ；Zi为第i个刻写沟槽的深度信息，Z0＝0表示未刻写的沟槽深度信息为0；l0为所述记录层的厚度；Δn＝n1-n0，n0为空气的折射率；
预先获得所述光盘物理存储介质的记录层上的连续刻写沟槽深度信息wk及其对应的数字存储信息sk、反射测量光谱信息refk的关联关系；
在从所述测量光信号中得到反射测量光谱信息refk′后，在所述关联关系中查找与之匹配的反射测量光谱信息refk所对应的连续刻写沟槽深度信息wk，进而将该连续刻写沟槽深度信息wk对应的所述信息记录点的数字存储信息sk读出。


10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，还包括：
将白光光源聚焦照射于所述光盘物理存储介质的记录层的下一信息记录点；
根据下一信息记录点的测量光信号与所述关联关系得到下一信息记录点的数字存储信息，直至读出所有信息记录点的数字存储信息。


11.一种刻写控制信息的编码方法，其特征在于，包括：
将各待刻写信息记录点所包含的数据存储位点的数量m作为2的幂指数，以确定采用2m进制数来编码；
将m位二进制的待存入光盘的数字存储信息作为一待刻写信息记录点的刻写控制信息sk；根据所述待刻写信息记录点的各数据存储位点处是否要进行相应深度信息沟槽刻写的情况对应赋予组内每位二进制数的“0”和“1”数码；
所有的待刻写信息记录点的刻写控制信息组成2m位数字信息集1≤k≤2m，以作为总的刻写控制信息；
可选的，各所述数据存储位点处以不同深度信息表示不同数码进行数据存储。


12.一种刻写控制信息的解码方法，其特征在于，包括：
根据数字存储信息中的一组m位二进制数，在光盘物理存储介质的记录层刻写对应的信息记录点；其中，根据每位二进制数的数码来判断是否要在所述信息记录点的对应的数据存储位点处进行相应深度信息沟槽刻写，刻写后形成该信息记录点的连续刻写沟槽深度信息
待完成对所述信息记录点的刻写后，将实心刻写光束移动至下一信息记录点，并根据所述数字存储信息中的下一组m位二进制数控制所述实心刻写光束进行沟槽刻写，刻写后形成该信息记录点的连续刻写沟槽深度信息直至完成所有信息记录点的刻写，形成总的连续刻写沟槽深度信息W＝{w1,w2,...,w2m}，1≤k1,k2≤2m。


13.一种从反射测量光谱中解码出光刻信息的方法，其特征在于，包括：
预先建立光盘物理存储介质的记录层上的连续刻写沟槽深度信息wk及其对应的数字存储信息sk、反射测量光谱信息refk的关联关系；其中，各反射测量光谱信息refk构成反射测量光谱集
在获得经测量得到的一信息记录点的反射光谱信息refk′时，在所述关联关系中查找与之匹配的反射测量光谱信息refk所对应的连续刻写沟槽深度信息wk，进而将该连续刻写沟槽深度信息wk对应的数字存储信息sk作为解码得到的所述信息记录点的数字存储信息。


14.一种基于纳米光刻的光盘写入装置，其特征在于，包括：
光路模块，用于压缩实心刻写光束的焦斑尺寸，并将其照射于光盘物理存储介质；
控制模块，用于读取需存入光盘的数字存储信息；所述数字存储信息亦作为刻写控制信息；所述刻写控制信息包括按序排列的各子刻写控制信息；每一所述子刻写控制信息用于控制一个信息记录点的连续沟槽刻写；每一所述子刻写控制信息由m位二进制数码构成，每位二进制数码用于表示是否在对应的数据存储位点处进行相应深度信息的刻写；其中，m为所述信息记录点所包含的数据存储位点的位数；根据所述刻写控制信息中的m位子刻写控制...

【专利技术属性】
技术研发人员：王中阳，张力，孙静，高琪，
申请(专利权)人：中国科学院上海高等研究院，
类型：发明
国别省市：上海;31