一种用于记录和／或读取的光学数据存储系统，其利用聚焦到光学数据存储介质的数据存储层上的波长为λ的辐射束。该系统包括：具有覆盖层的介质，该覆盖层对于聚焦辐射束是透明的；光学头，其包括具有数值孔径ＮＡ的物镜，所述物镜包括固体浸液透镜，其适合存在于与所述介质最远表面小于λ／１０的自由工作距离处。光学头包括：与固体浸液透镜相对应的第一可调光学元件；用于轴向移动第一光学元件并使覆盖层与固体浸液透镜之间的距离动态地保持恒定的装置；第二可调光学元件，以及用于动态调整第二光学元件的装置，该第二光学元件用于改变相对于固体浸液透镜出射表面的聚焦辐射束的焦点的焦点位置。这在覆盖层的厚度变化过程中实现了可靠的读出和写入。进一步描述了控制这种系统的方法。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种用于利用聚焦到光学数据存储介质的数据存储层上的波长为λ的辐射束进行记录和/或读取的光学数据存储系统，所述系统包括具有覆盖层的介质，该覆盖层对于聚焦的辐射束是透明的，光学头，其包括具有数值孔径NA的物镜，所述物镜包括固体浸液透镜，其适合存在于与所述介质最远表面相隔小于λ/10的自由工作距离处，并被安排在所述光学数据存储介质的覆盖层一侧，并且在记录/读取过程中，来自固体浸液透镜的聚焦辐射束由耦合到光学数据存储介质的覆盖层中的倏逝波来耦合。本专利技术还涉及利用这种系统进行光学记录和/或读取的方法。光学记录系统中的焦斑尺寸或光学分辨率的典型测量值由r＝λ/(2NA)给出，其中λ是在空气中的波长，透镜的数值孔径规定为NA＝sinθ。在附图说明图1A中，绘出了空气入射的布局，其中数据存储层位于数据存储介质的表面所谓的第一表面数据存储。在图1B中，折射率为n的覆盖层保护数据存储层不受a.o.划痕和灰尘的影响。根据这些图可以推断出如果将覆盖层置于光学存储层之上那么光学分辨率不变一方面，在覆盖层中，内部张角(internal openingangle)θ′较小，因此内部数值孔径NA′减小，而且介质中的波长λ′缩短相同的倍数n0。所希望的是具有高光学分辨率，因为光学分辨率越高，在介质的相同面积上所存储的数据就越多。提高光学分辨率的直接方法包括以透镜复杂性为代价来扩大聚焦光束张角、缩小容许的盘倾斜余量等，或者减小在空气中的波长，即改变扫描激光的颜色。另一种已提出的减小光盘系统中焦斑尺寸的方法包括利用固体浸液透镜(SIL)。参见图2A，SIL的最简单的形式是中心位于数据存储层的半球，因此焦斑位于SIL和数据层之间的界面上。参见图2B，SIL与具有相同折射率即n0′＝nSIL的覆盖层结合，SIL是位于覆盖层上的球体的切向切割部分，其(虚)中心也位于存储层上。SIL的工作原理是将存储层处的波长减小倍数nSIL(即SIL的折射率)，而不改变张角θ。原因是由于所有光以直角进入SIL的表面因此在SIL处不存在光的折射(比较图1B和图2A)。非常重要但是直到目前还没有提到的是，在SIL和记录介质之间有非常薄的空气隙。这用于记录盘相对于记录器物镜(透镜加SIL)的自由旋转。该空气隙应该比光学波长小得多(通常应该小于λ/10)，从而使SIL中的光的所谓倏逝耦合到盘仍然是可能的。其发生的范围称为近场范围。在该范围的外面，在较大的空气隙处，全内反射将收集SIL内部的光，并将其送回到激光器。注意，在如图2B中所绘的具有覆盖层的布局的情况下，为了进行适当的耦合，覆盖层的折射率应该至少等于SIL的折射率，参见具有进一步细节的图3。临界角以下的波无衰减地传播通过该空气隙，而临界角之上的波在该空气隙中变为倏逝的，并表现为随间隙宽度的指数式衰减(参见图3)。在临界角处NA＝1。对于大的间隙宽度，临界角之上的所有光因全内反射(TIR)而从SIL的最近表面处反射。对于也用于蓝光(Blu-Ray)光盘(BD)的405nm的波长，最大空气隙大约为40nm，这与常规的光学记录相比是非常小的自由工作距离(FWD)。在数据层与固体浸液透镜(SIL)之间的近场空气隙应该恒定地保持在5nm之内或更小，以便获得足够稳定的倏逝耦合。在硬盘记录中，依靠被动空气支承(passive air bearing)的基于滑动器的解决方案用于保持这种小空气隙。在光学记录中，记录介质必须可从驱动器上移开，盘的污染程度较大，并且需要主动的、基于致动器的解决方案来控制该空气隙。为此目的，必须提取间隙误差信号(GES)，优选从已经由光学介质反射的光学数据信号中提取间隙误差信号。可以获得这种信号，并且在图4中给出了典型的间隙误差信号。注意，这是一般惯例，如果近场SIL用于将数值孔径规定为NA＝nSILsinθ，其可能大于1。图4示出了从折射率为1.48的平坦且透明的光学表面(“盘”)反射的相对于线偏振准直入射光束为平行和垂直偏振状态的反射光的量的测量值(根据参考资料[1]获得)。这些测量值与理论非常一致。倏逝耦合变为可察觉的，其低于200nm(光消失到“盘”中)，全反射基本上线性下降到接触时的最小值。该线性信号可用作空气隙的闭环伺服系统的误差信号。NA＝1中的条纹的数量随间隙厚度减小而减小会引起水平偏振的振荡。在参考资料[2]中可获得关于典型近场光盘系统的更多细节。基于滑动器或基于致动器并具有通常小于50μm的小工作距离的光学记录器物镜的根本问题是在最接近存储介质的光学表面出现污染物。这归因于水的再冷凝，其因为由高激光功率引起的高表面温度(通常对于磁光(MO)记录是250℃，对于相变(PC)记录是650℃)和在数据记录层中写数据或者甚至从数据记录层读取数据所需的温度而从存储介质释放出来。污染物最终导致因例如聚焦和跟踪系统的伺服控制信号的失控而引起的光学数据存储系统的非正常工作。这一问题例如在参考资料[3]-[5]中给出的专利申请公开和专利中描述。所述问题对于下列情况更为严重高湿度、高激光功率、存储介质的低光学反射率、存储介质的低热导率、小工作距离以及高表面温度。该问题的已知解决方案是通过存储介质上的热绝缘覆盖层来保护记录器物镜的最近的光学表面离开数据层。基于这一理解的专利技术例如在参考资料[4]中给出。显然，将覆盖层放在近场光学存储介质上具有使灰尘和划痕不再能够直接影响数据层的额外优点。但是，通过将覆盖层放到近场光学系统上会产生新的问题，导致要采取新的方法。通常，数据层和固体浸液透镜(SIL)之间的近场空气隙的精度应该恒定地保持在5nm之内或更小，以便获得足够稳定的倏逝耦合。如果利用覆盖层，那么在覆盖层和SIL之间存在空气隙，参见图2B。此外，空气隙应该恒定地保持在5nm之内。很明显，SIL焦距应该具有偏移量以便补偿覆盖层厚度，如保证数据层不论在什么时候都在焦点上。注意，如果覆盖层的折射率小于SIL的折射率，那么该覆盖层的折射率可确定系统的最大可能数值孔径。为了获得足够的热绝缘，电介质覆盖层厚度应该大于大约0.5μm，但是优选大约为2-10μm。将其一并考虑意味着通过仅控制空气隙的宽度，覆盖层的厚度变化Δh应该(远)小于焦深Δf＝λ/(2NA2)，以便保证数据层在焦点上Δh＜Δf，参见图5。如果采用波长λ＝405nm，数值孔径NA＝1.45，那么得到Δf≈50nm。对于几微米厚的旋涂层，这意味着小于盘的整个数据区域上的一定百分比的厚度变化。本专利技术的目的是提供一种用于在起始段落中提到的那种类型的用于记录和/或读取的光学数据存储系统，其中利用近场固体浸液透镜与覆盖层相结合来实现可靠的数据记录和读出。本专利技术的另一个目的是提供这种系统的光学记录和/或读取方法。依照本专利技术，由光学数据存储系统来实现这一目的，其特征在于该光学头包括与固体浸液透镜相对应的第一可调光学元件；用于轴向移动第一光学元件并使覆盖层与固体浸液透镜之间的距离动态地保持恒定的装置，第二可调光学元件，用于动态调整第二光学元件的装置，该第二光学元件用于改变相对于固体浸液透镜出射表面的聚焦辐射束的焦点的焦点位置。假如覆盖层不具有足够小的厚度变化Δh，例如其厚度变化大于50-100nm，那么除了动态空气隙校正之外，提出焦距的本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种用于记录和／或读取的光学数据存储系统，其利用聚焦到光学数据存储介质的数据存储层上的波长为λ的辐射束，所述系统包括：具有覆盖层的介质，该覆盖层对于聚焦的辐射束是透明的，光学头，其包括具有数值孔径ＮＡ的物镜，所述物镜包括固体 浸液透镜，其适合存在于与所述介质最远表面相隔小于λ／１０的自由工作距离处，并被安排在所述光学数据存储介质的覆盖层一侧，并且在记录／读取过程中，来自固体浸液透镜的聚焦辐射束由耦合到光学数据存储介质的覆盖层中的倏逝波来耦合，其特征在于， 该光学头包括：与固体浸液透镜相对应的第一可调光学元件，用于轴向移动第一光学元件并使覆盖层与固体浸液透镜之间的距离动态地保持恒定的装置，第二可调光学元件，用于动态调整第二光学元件的装置，该第二光学元件用 于改变相对于固体浸液透镜出射表面的聚焦辐射束的焦点的焦点位置。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】EP 2004-4-20 04101634.61.一种用于记录和/或读取的光学数据存储系统，其利用聚焦到光学数据存储介质的数据存储层上的波长为λ的辐射束，所述系统包括具有覆盖层的介质，该覆盖层对于聚焦的辐射束是透明的，光学头，其包括具有数值孔径NA的物镜，所述物镜包括固体浸液透镜，其适合存在于与所述介质最远表面相隔小于λ/10的自由工作距离处，并被安排在所述光学数据存储介质的覆盖层一侧，并且在记录/读取过程中，来自固体浸液透镜的聚焦辐射束由耦合到光学数据存储介质的覆盖层中的倏逝波来耦合，其特征在于，该光学头包括与固体浸液透镜相对应的第一可调光学元件，用于轴向移动第一光学元件并使覆盖层与固体浸液透镜之间的距离动态地保持恒定的装置，第二可调光学元件，用于动态调整第二光学元件的装置，该第二光学元件用于改变相对于固体浸液透镜出射表面的聚焦辐射束的焦点的焦点位置。2.如权利要求1所述的光学记录和读取系统，其中第二光学元件存在于物镜中。3.如权利要求1所述的光学记录和读取系统，其中第二光学元件存在于物镜之外。4.如权利要求2或3所述的光学记录和读取系统，其中第二光学元件可相...
【专利技术属性】
技术研发人员：F兹普，MLM巴里斯特雷里，MB范德马克，
申请(专利权)人：皇家飞利浦电子股份有限公司，
类型：发明
国别省市：NL[荷兰]
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