【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)涉及光存儲(chǔ)領(lǐng)域，特別是超分辨三維光存儲(chǔ)領(lǐng)域，針對(duì)超分辨三維光存儲(chǔ)的多層聚焦伺服問題提出了解決方法及裝置結(jié)構(gòu)。
技術(shù)介紹
1、大數(shù)據(jù)時(shí)代，數(shù)據(jù)已成為與土地、資本、勞動(dòng)力同等重要的生產(chǎn)要素。隨著人工智能、元宇宙、數(shù)字經(jīng)濟(jì)及量子計(jì)算等技術(shù)的飛速發(fā)展，各種新興應(yīng)用場景對(duì)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的安全性、容量、效率等方面提出了更高的要求，特別是對(duì)于軍工、政法、檔案、醫(yī)療、金融等行業(yè)來說，許多敏感數(shù)據(jù)需要長期甚至永久不可篡改的保存。光存儲(chǔ)技術(shù)憑借非接觸式、離線讀寫原理，具有安全可靠、超低能耗、長壽命（>50年）等特點(diǎn)，非常適合用于海量數(shù)據(jù)的長期存儲(chǔ)。但傳統(tǒng)光存儲(chǔ)技術(shù)受限于光學(xué)衍射極限，加上基于反射的讀寫機(jī)理，導(dǎo)致商用藍(lán)光光盤單盤存儲(chǔ)容量僅在百gb量級(jí)，單面最多存儲(chǔ)3層，這極大阻礙了光存儲(chǔ)技術(shù)及其相關(guān)產(chǎn)品在大數(shù)據(jù)市場的廣泛應(yīng)用。為了提升存儲(chǔ)容量，國內(nèi)外科研人員從多層存儲(chǔ)、多維存儲(chǔ)、多波長多階存儲(chǔ)、全息存儲(chǔ)等方面做了諸多研究，但是，這些技術(shù)本質(zhì)上沒有突破衍射極限，無論哪種技術(shù)都沒有辦法在存儲(chǔ)容量上真正實(shí)現(xiàn)一個(gè)里程碑式的突破，且成本高昂，難以大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化。
2、近年來，研究人員致力于發(fā)展突破光學(xué)衍射極限的超分辨三維光存儲(chǔ)技術(shù)，其中，雙光束調(diào)控聚集誘導(dǎo)發(fā)光超分辨光存儲(chǔ)技術(shù)，基于雙光束超分辨原理，在傳統(tǒng)單光束實(shí)心激發(fā)光讀寫的基礎(chǔ)上，通過引入具有第二束空心抑制光，能夠調(diào)制第一束實(shí)心激發(fā)光的作用范圍，利用焦點(diǎn)范圍的中心區(qū)域與周圍區(qū)域的熒光對(duì)比度記錄信息，形成尺寸小于衍射極限的信息記錄點(diǎn)，從而實(shí)現(xiàn)超高密度的存儲(chǔ)，可完成百層的多層記錄，單盤容量具
3、然而，衍射極限的突破并不意味著新一代光存儲(chǔ)技術(shù)的全面來臨，在面向產(chǎn)業(yè)化的道路上，還需要解決諸多問題。首先，與傳統(tǒng)商用光存儲(chǔ)裝置不同的是，超分辨三維光存儲(chǔ)系統(tǒng)采用雙光束進(jìn)行信息記錄，一束實(shí)心激發(fā)光與材料發(fā)生反應(yīng)形成信息點(diǎn)，另一束空心抑制光（中心強(qiáng)度為零）阻止信息點(diǎn)的形成過程，最終形成突破衍射極限納米尺寸的信息點(diǎn)，因此不管是寫入還是讀出過程中，實(shí)心激發(fā)光和空心抑制光都需要始終保持三維對(duì)準(zhǔn)，已有的聚焦伺服僅考慮單光束的跟蹤補(bǔ)償，無法適用超分辨三維光存儲(chǔ)系統(tǒng)，必須開發(fā)匹配的聚焦伺服裝置；其次，為了實(shí)現(xiàn)超高密度多層存儲(chǔ)，超分辨三維光存儲(chǔ)系統(tǒng)的記錄介質(zhì)透明度非常高，且不同于傳統(tǒng)商用光存儲(chǔ)系統(tǒng)基于反射光的讀出方式，超分辨三維光存儲(chǔ)系統(tǒng)利用熒光讀出，在光盤高速旋轉(zhuǎn)過程中，如何快速進(jìn)行不同層的定位與變焦等等，這些問題都對(duì)超分辨三維光存儲(chǔ)系統(tǒng)的聚焦伺服控制系統(tǒng)提出了嚴(yán)苛的要求。現(xiàn)有的應(yīng)用于超分辨三維光存儲(chǔ)系統(tǒng)的伺服方案都是引入單獨(dú)的伺服光，如cn109524029b，加上讀寫的雙光束，整個(gè)光路系統(tǒng)需要采用三個(gè)不同波長的激光器，需要分別控制，系統(tǒng)復(fù)雜，集成化難度大，此外，該系統(tǒng)的聚焦伺服系統(tǒng)無法對(duì)實(shí)心激發(fā)光和空心抑制光的中心位置監(jiān)測和補(bǔ)償恢復(fù)對(duì)準(zhǔn)，一旦雙光束的焦點(diǎn)偏離超過一定范圍（通常為數(shù)十納米），無法實(shí)現(xiàn)超分辨的記錄效果，伺服系統(tǒng)也將失去意義。因此，這就迫切的需求發(fā)展一種高精度、結(jié)構(gòu)簡單、高集成度的可用于超分辨三維光存儲(chǔ)的聚焦伺服裝置及其伺服控制方法。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本專利技術(shù)的目的在于提出一種超分辨三維光存儲(chǔ)聚焦伺服裝置及其伺服方法，能夠精確執(zhí)行超分辨三維光存儲(chǔ)介質(zhì)讀寫過程中的多層聚焦伺服。
2、為實(shí)現(xiàn)上述目的及其他相關(guān)目的，本專利技術(shù)提供一種超分辨三維光存儲(chǔ)聚焦伺服裝置，包括：光源整形模塊，用于形成實(shí)心激發(fā)光、空心抑制光和實(shí)心伺服光；合束模塊，用于將實(shí)心激發(fā)光和空心抑制光合束為中心重合的共軸記錄光；變焦選層模塊，用于控制所述共軸記錄光聚焦光斑的軸向位置和所述實(shí)心伺服光聚焦光斑的軸向位置；伺服信號(hào)檢測模塊，用于接收所述實(shí)心伺服光被伺服引導(dǎo)層反射后產(chǎn)生的反射伺服光，并將其轉(zhuǎn)換成伺服反射信號(hào)進(jìn)行監(jiān)測；記錄信號(hào)檢測模塊，用于對(duì)所述共軸記錄光在信息記錄層產(chǎn)生的熒光信號(hào)進(jìn)行檢測；
3、驅(qū)動(dòng)控制模塊，用于接收所述伺服反射信號(hào)和熒光信號(hào)，根據(jù)所述熒光信號(hào)驅(qū)動(dòng)所述的合束模塊對(duì)實(shí)心激發(fā)光與空心抑制光進(jìn)行像差補(bǔ)償直至兩者聚焦中心對(duì)準(zhǔn)；并根據(jù)所述伺服反射信號(hào)驅(qū)動(dòng)所述的變焦選層模塊所具有的物鏡沿軸向運(yùn)動(dòng)，以實(shí)現(xiàn)將所述實(shí)心伺服光聚焦于光存儲(chǔ)介質(zhì)的伺服引導(dǎo)層，以及將所述共軸記錄光聚焦于光存儲(chǔ)介質(zhì)的選定信息記錄層。
4、根據(jù)本專利技術(shù)一具體實(shí)施方式，所述變焦選層模塊，包括記錄物鏡和伺服物鏡，所述記錄物鏡用于控制所述共軸記錄光聚焦光斑的軸向位置，所述伺服物鏡用于控制所述實(shí)心伺服光聚焦光斑的軸向位置，所述伺服物鏡沿軸向的運(yùn)動(dòng)能夠聯(lián)動(dòng)或觸發(fā)所述記錄物鏡及時(shí)做相應(yīng)的軸向運(yùn)動(dòng)；所述驅(qū)動(dòng)控制模塊根據(jù)所述伺服反射信號(hào)驅(qū)動(dòng)所述的伺服物鏡沿軸向運(yùn)動(dòng)，同時(shí)聯(lián)動(dòng)或觸發(fā)所述記錄物鏡沿軸向運(yùn)動(dòng)。
5、優(yōu)選地，所述記錄物鏡和伺服物鏡剛性連接，以保持它們之間的相對(duì)位置穩(wěn)定，從而實(shí)現(xiàn)更精確的聚焦跟蹤伺服。
6、另外，所述記錄物鏡與伺服物鏡之間的連接方式并不限于剛性連接，只要所述記錄物鏡能夠及時(shí)根據(jù)所述伺服物鏡的運(yùn)動(dòng)而做相應(yīng)的軸向運(yùn)動(dòng)，以實(shí)現(xiàn)聚焦跟蹤伺服的功能，即可采用其他形式的連接或非連接方式的同步運(yùn)動(dòng)機(jī)制。
7、優(yōu)選地，所述變焦選層模塊的物鏡數(shù)值孔徑不小于0.65。
8、本專利技術(shù)中，“軸向”指光軸方向。
9、所述的光存儲(chǔ)介質(zhì)為多層結(jié)構(gòu)，包括多個(gè)信息記錄層和一層含有螺旋形溝槽狀的伺服引導(dǎo)層。優(yōu)選地，所述信息記錄層的組分包括光引發(fā)劑、單體、金屬離子化合物和聚集誘導(dǎo)發(fā)光染料。
10、根據(jù)本專利技術(shù)具體實(shí)施方式，所述光源整形模塊包括光源單元和整形單元，所述光源單元發(fā)射激光，經(jīng)過整形單元分束產(chǎn)生實(shí)心激發(fā)光、空心抑制光和實(shí)心伺服光。優(yōu)選地，所述的光源單元至少包括單一波長的激光光源，或不同波長的激光光源，發(fā)射兩束入射激光進(jìn)入整形單元；所述的整形單元將所述的兩束入射激光進(jìn)行分束整形，從而生成一束實(shí)心激發(fā)光、一束空心抑制光和一束實(shí)心伺服光。
11、優(yōu)選地，所述實(shí)心伺服光與實(shí)心激發(fā)光或空心抑制光波長相同。根據(jù)本專利技術(shù)具體實(shí)施方式，實(shí)心伺服光與實(shí)心激發(fā)光共用同一個(gè)激光光源，或者與空心抑制光共用同一個(gè)激光光源。
12、根據(jù)本專利技術(shù)具體實(shí)施方式，所述的整形單元包括分束片、準(zhǔn)直透鏡組、相位片，所述分束片用于將一束入射激光分割成至少兩路光束，所述準(zhǔn)直透鏡組用于對(duì)各路光束進(jìn)行準(zhǔn)直，所述相位片用于對(duì)準(zhǔn)直后的一路光束進(jìn)行相位調(diào)制以形成空心抑制光；
13、所述的合束模塊包括二向色鏡，所述二向色鏡用于將來自不同路徑的光束合并成一路光束；
14、所述的變焦選層模塊包括補(bǔ)償透鏡和物鏡，所述補(bǔ)償透鏡用于對(duì)各路光束進(jìn)行聚焦調(diào)整，所述物鏡用于調(diào)整各路光束聚焦光斑的軸向位置；
15、所述的驅(qū)動(dòng)控制模塊包括位移執(zhí)行機(jī)構(gòu)和控制器，所述控制器用于接收信號(hào)并發(fā)送指令給位移執(zhí)行機(jī)構(gòu)，位移執(zhí)行機(jī)構(gòu)根據(jù)指令驅(qū)動(dòng)變焦選層模塊和/或合束模塊進(jìn)行精確調(diào)整；
16、所本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
1.一種超分辨三維光存儲(chǔ)聚焦伺服裝置，其特征在于，包括：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的聚焦伺服裝置，其特征在于，所述變焦選層模塊，包括記錄物鏡和伺服物鏡，所述記錄物鏡用于控制所述共軸記錄光聚焦光斑的軸向位置，所述伺服物鏡用于控制所述實(shí)心伺服光聚焦光斑的軸向位置，所述伺服物鏡沿軸向的運(yùn)動(dòng)能夠聯(lián)動(dòng)或觸發(fā)所述記錄物鏡及時(shí)做相應(yīng)的軸向運(yùn)動(dòng)；所述驅(qū)動(dòng)控制模塊根據(jù)所述伺服反射信號(hào)驅(qū)動(dòng)所述的伺服物鏡沿軸向運(yùn)動(dòng)，同時(shí)聯(lián)動(dòng)或觸發(fā)所述記錄物鏡沿軸向運(yùn)動(dòng)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的聚焦伺服裝置，其特征在于，所述變焦選層模塊的物鏡數(shù)值孔徑不小于0.65。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的聚焦伺服裝置，其特征在于，所述光源整形模塊包括光源單元和整形單元；所述的光源單元至少包括單一波長的激光光源，或不同波長的激光光源，發(fā)射兩束入射激光進(jìn)入整形單元；所述的整形單元將所述的兩束入射激光進(jìn)行分束整形，從而生成一束實(shí)心激發(fā)光、一束空心抑制光和一束實(shí)心伺服光。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的聚焦伺服裝置，其特征在于，所述記錄物鏡和伺服物鏡剛性連接。
6.根據(jù)權(quán)利要求4
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的聚焦伺服裝置，其特征在于，
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的聚焦伺服裝置，其特征在于，
9.根據(jù)權(quán)利要7所述的聚焦伺服裝置，其特征在于，所述的第一線偏振態(tài)與第二線偏振態(tài)相互垂直。
10.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的聚焦伺服裝置，其特征在于，還包括主軸電機(jī)，所述主軸電機(jī)用于控制光存儲(chǔ)介質(zhì)的高速旋轉(zhuǎn)；所述驅(qū)動(dòng)控制模塊根據(jù)接收到的伺服反射信號(hào)或熒光信號(hào)，對(duì)主軸電機(jī)的轉(zhuǎn)速進(jìn)行控制。
11.一種基于權(quán)利要求1-10任一項(xiàng)所述的聚焦伺服裝置的超分辨三維光存儲(chǔ)聚焦伺服方法，其特征在于，包括以下步驟：
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的聚焦伺服方法，其特征在于，所述的驅(qū)動(dòng)控制模塊包括控制器、第一位移執(zhí)行機(jī)構(gòu)和第二位移執(zhí)行機(jī)構(gòu)；所述的控制器根據(jù)接收的熒光信號(hào)，分別控制第一位移執(zhí)行機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)合束模塊的第一補(bǔ)償透鏡沿軸向運(yùn)動(dòng)，第二位移執(zhí)行機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)合束模塊的第二補(bǔ)償透鏡沿軸向運(yùn)動(dòng)；
13.根據(jù)權(quán)利要求11所述的聚焦伺服方法，其特征在于，驅(qū)動(dòng)控制模塊接到變焦跳層請(qǐng)求后，驅(qū)動(dòng)所述的變焦選層模塊的第三補(bǔ)償透鏡沿軸向運(yùn)動(dòng)，并驅(qū)動(dòng)所述的記錄物鏡與伺服物鏡共同沿軸向運(yùn)動(dòng)，使實(shí)心激發(fā)光和空心抑制光的焦點(diǎn)移動(dòng)至第N信息記錄層；然后驅(qū)動(dòng)所述的變焦選層模塊的第四補(bǔ)償透鏡沿軸向運(yùn)動(dòng)，使實(shí)心伺服光的焦點(diǎn)恢復(fù)至伺服引導(dǎo)層；
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的聚焦伺服方法，其特征在于，所述的驅(qū)動(dòng)控制模塊包括控制器和第三位移執(zhí)行機(jī)構(gòu)、第四位移執(zhí)行機(jī)構(gòu)與第五位移執(zhí)行機(jī)構(gòu)；控制器接到變焦跳層請(qǐng)求后，分別輸出預(yù)先設(shè)定的恒穩(wěn)偏置電壓給第三位移執(zhí)行機(jī)構(gòu)、第四位移執(zhí)行機(jī)構(gòu)與第五位移執(zhí)行機(jī)構(gòu)；第三位移執(zhí)行機(jī)構(gòu)帶動(dòng)所述的第三補(bǔ)償透鏡沿軸向運(yùn)動(dòng)，第五位移執(zhí)行機(jī)構(gòu)帶動(dòng)所述的記錄物鏡與伺服物鏡共同沿軸向運(yùn)動(dòng)，使實(shí)心激發(fā)光和空心抑制光的焦點(diǎn)移動(dòng)至第N信息記錄層；然后第四位移執(zhí)行機(jī)構(gòu)帶動(dòng)所述的第四補(bǔ)償透鏡沿軸向運(yùn)動(dòng)，使實(shí)心伺服光的焦點(diǎn)恢復(fù)至伺服引導(dǎo)層。
...【技術(shù)特征摘要】
1.一種超分辨三維光存儲(chǔ)聚焦伺服裝置，其特征在于，包括：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的聚焦伺服裝置，其特征在于，所述變焦選層模塊，包括記錄物鏡和伺服物鏡，所述記錄物鏡用于控制所述共軸記錄光聚焦光斑的軸向位置，所述伺服物鏡用于控制所述實(shí)心伺服光聚焦光斑的軸向位置，所述伺服物鏡沿軸向的運(yùn)動(dòng)能夠聯(lián)動(dòng)或觸發(fā)所述記錄物鏡及時(shí)做相應(yīng)的軸向運(yùn)動(dòng)；所述驅(qū)動(dòng)控制模塊根據(jù)所述伺服反射信號(hào)驅(qū)動(dòng)所述的伺服物鏡沿軸向運(yùn)動(dòng)，同時(shí)聯(lián)動(dòng)或觸發(fā)所述記錄物鏡沿軸向運(yùn)動(dòng)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的聚焦伺服裝置，其特征在于，所述變焦選層模塊的物鏡數(shù)值孔徑不小于0.65。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的聚焦伺服裝置，其特征在于，所述光源整形模塊包括光源單元和整形單元；所述的光源單元至少包括單一波長的激光光源，或不同波長的激光光源，發(fā)射兩束入射激光進(jìn)入整形單元；所述的整形單元將所述的兩束入射激光進(jìn)行分束整形，從而生成一束實(shí)心激發(fā)光、一束空心抑制光和一束實(shí)心伺服光。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的聚焦伺服裝置，其特征在于，所述記錄物鏡和伺服物鏡剛性連接。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的聚焦伺服裝置，其特征在于，
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的聚焦伺服裝置，其特征在于，
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的聚焦伺服裝置，其特征在于，
9.根據(jù)權(quán)利要7所述的聚焦伺服裝置，其特征在于，所述的第一線偏振態(tài)與第二線偏振態(tài)相互垂直。
10.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的聚焦伺服裝置，其特征在于，還包括主軸電機(jī)，所述主軸電機(jī)用于控...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：胡巧，阮昊，趙苗，張敬巍，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：中國科學(xué)院上海光學(xué)精密機(jī)械研究所，
類型：發(fā)明
國別省市：
還沒有人留言評(píng)論。發(fā)表了對(duì)其他瀏覽者有用的留言會(huì)獲得科技券。