一種基于液體透鏡的超多層光存儲讀寫及伺服裝置和方法與流程

本發明涉及光存儲，尤其涉及一種基于液體透鏡的超多層光存儲讀寫及伺服裝置和方法。

背景技術：

1、目前市面上的大容量光存儲介質，例如光盤，記錄層數一般雙面不超過8層，每一層均配備由母盤預先壓制好的徑向周期性溝槽結構作為伺服引導層，并在引導層上鍍一層記錄層用于記錄數據，層與層之間通過貼合的方式按順序堆棧，這種方法在目前層數較少，層間距較大的光存儲介質結構下尚可實現。但是未來光存儲技術要求大幅度提高光存儲介質數據存儲密度，存儲密度受最小存儲單位尺寸和光存儲介質層數的影響，最小單位尺寸由于光學衍射極限的原因很難再繼續壓縮，因此，增加光存儲介質記錄層數就成了提高光存儲容量的有效手段。但當層數增加，層間距縮小時，原來逐層壓制軌道并貼合的方式在工藝上比較不容易實現。因此，考慮一種只有單層伺服引導層和多層記錄層的光存儲介質結構，每一個記錄層不再單獨配備伺服引導層，而是所有的記錄層公用一個獨立的伺服引導層，這在工藝上是可以實現的，但是對讀寫及伺服光學系統提出了新的要求。

2、例如，光存儲介質在實際制造完成后很難保證上下兩面完全平行，即光存儲介質的厚度可能隨空間位置變化，如圖1所示，這種情況對于目前每一個記錄層都配備有伺服引導層的光存儲介質來說是沒有影響的，因為這兩種功能層是綁定在一起的，無論每一點相對位置厚度如何伺服系統均可正常完成伺服工作，但是對于上述提到的獨立伺服引導層的超多層光存儲介質結構，伺服層和記錄層分離開來，光存儲介質的厚度變化就會影響到聚焦伺服精度。實際中，對于上述問題，可以通過使伺服光路準直鏡前后移動來調整伺服光路整體焦距的方式來保證伺服光束始終聚焦于伺服引導層，但是在光存儲介質高速旋轉或者高速平移的情況下，帶動準直鏡前后移動的機械結構很難保證運動頻率和運動精度，從而導致伺服動作不準確，影響最終的數據讀寫精度。

技術實現思路

1、本發明提供一種基于液體透鏡的超多層光存儲讀寫及伺服裝置和方法，以克服現有技術在采用獨立伺服引導層時，由于光存儲介質的厚度變化所導致的伺服動作不準確，進而影響最終的數據讀寫精度的技術問題。

2、為了實現上述目的，本發明的技術方案是：

3、一種基于液體透鏡的超多層光存儲讀寫及伺服裝置，與光學系統連接，包括：讀寫模塊、液態物鏡、液態準直鏡、伺服模塊和具有獨立伺服引導層的光存儲介質；

4、所述光學系統用于分別調節所述液態物鏡以及液態準直鏡的焦距，使得所述讀寫模塊發出的寫入或讀取光束通過液態物鏡能夠匯聚到光存儲介質的不同記錄層，以進行光存儲介質的數據寫入或讀取，同時，使得所述伺服模塊發出的伺服光束通過液態準直鏡和液態物鏡后能夠始終匯聚在光存儲介質的獨立伺服引導層。

5、進一步地，所述讀寫模塊包括讀寫激光器、第一半反半透鏡、第二半反半透鏡、讀取匯聚鏡和讀取探測器；

6、當進行光存儲介質的數據寫入時，所述第一半反半透鏡用于將所述讀寫激光器發出的寫入光束反射至第二半反半透鏡，所述第二半反半透鏡用于將入射光反射至所述液態物鏡，通過調節所述液態物鏡的焦距將入射光匯聚到光存儲介質的記錄層中的待記錄層，以進行數據寫入；

7、當進行光存儲介質的數據讀取時，所述第一半反半透鏡用于將所述讀寫激光器發出的讀取光束反射至第二半反半透鏡，所述第二半反半透鏡用于將入射光反射至所述液態物鏡，通過調節所述液態物鏡的焦距將入射光匯聚到光存儲介質的記錄層中的已記錄層，所述已記錄層將入射光反射至液態物鏡，所述液態物鏡用于將入射光透射至第二半反半透鏡，所述第二半反半透鏡用于將入射光反射至第一半反半透鏡，所述第一半反半透鏡用于將入射光透射至讀取匯聚鏡，所述讀取匯聚鏡用于將入射光匯聚到讀取探測器上，通過所述讀取探測器進行光存儲介質的數據讀取。

8、進一步地，所述伺服模塊包括伺服激光器和第三半反半透鏡；

9、所述第三半反半透鏡用于將所述伺服激光器發出的伺服光束透射至液態準直鏡；通過調節所述液態準直鏡的焦距將入射光進行準直并透射至所述第二半反半透鏡，所述第二半反半透鏡用于將入射光透射至所述液態物鏡，通過調節所述液態物鏡的焦距將入射光匯聚到光存儲介質的獨立伺服引導層。

10、進一步地，所述伺服模塊還包括第四半反半透鏡、循跡探測器和聚焦監測裝置；

11、所述液態物鏡用于將獨立伺服引導層反射的光透射至第二半反半透鏡，所述第二半反半透鏡用于將入射光透射至液態準直鏡，所述液態準直鏡用于將入射光透射至第三半反半透鏡，所述第三半反半透鏡用于將入射光反射至第四半反半透鏡，所述第四半反半透鏡用于將入射光分別反射至所述循跡探測器以及透射至所述聚焦監測裝置；

12、所述循跡探測器根據入射光監測伺服激光器發出的伺服光束在光存儲介質上的橫向聚焦位置，并傳輸給光學系統，所述光學系統根據循跡探測器的監測結果判斷伺服光束在光存儲介質上的橫向聚焦位置是否存在循跡偏差，若存在，則通過調節液態物鏡的橫向位置糾正循跡偏差；

13、所述聚焦監測裝置根據入射光監測伺服激光器發出的伺服光束在光存儲介質上的縱向聚焦位置，并傳輸給光學系統，所述光學系統根據聚焦監測裝置的監測結果判斷伺服光束是否聚焦在獨立伺服引導層，若未聚焦，則通過調節液態物鏡的焦距糾正聚焦偏差。

14、進一步地，所述聚焦監測裝置包括針孔板和聚焦探測器；

15、所述第四半反半透鏡透射的光通過所述針孔板上的針孔后匯聚在所述聚焦探測器上。

16、進一步地，所述聚焦監測裝置包括柱面透鏡和四象限探測器；

17、所述第四半反半透鏡透射的光通過所述柱面透鏡后匯聚在所述四象限探測器上。

18、一種基于液體透鏡的超多層光存儲讀寫及伺服的方法，基于所述液體透鏡的超多層光存儲讀寫及伺服裝置實現，具體包括光存儲介質的數據寫入和光存儲介質的數據讀取兩個步驟，其中：

19、1)當進行光存儲介質的數據寫入時，所述讀寫模塊發出波長為λ1的寫入光束，所述伺服模塊發出波長為λ2的伺服光束；

20、通過光學系統調節液態物鏡以及液態準直鏡的加載電壓進而調節焦距，使得所述寫入光束通過液態物鏡匯聚到光存儲介質的待記錄層以進行數據寫入，同時，使得所述伺服模塊發出的伺服光束通過液態準直鏡和液態物鏡后始終匯聚在光存儲介質的獨立伺服引導層；

21、2)當進行光存儲介質的數據讀取時，所述讀寫模塊發出波長為λ1的讀取光束，所述伺服模塊發出波長為λ2的伺服光束；

22、通過光學系統調節液態物鏡以及液態準直鏡的加載電壓進而調節焦距，使得所述讀取光束通過液態物鏡匯聚到光存儲介質的已記錄層以進行數據讀取，同時，使得所述伺服模塊發出的伺服光束通過液態準直鏡和液態物鏡后始終匯聚在光存儲介質的獨立伺服引導層。

23、進一步地，通過光學系統調節液態物鏡的加載電壓的過程包括：

24、利用聚焦監測裝置監測得到伺服光束在光存儲介質上的縱向聚焦位置，并傳輸給光學系統，所述光學系統根據聚焦監測裝置的監測結果判斷伺服光束是否聚焦在獨立伺服引導層，若未聚焦，則調節液態物鏡的加載電壓進而調整焦距以糾正聚焦偏差。

25、有益效果：本發明設置了液態物鏡和液態準直鏡，使得在光存儲讀寫以及伺服過程中，通過實時調整液態物鏡和液態準直鏡的焦距滿足在光存儲介質厚度不均勻的條件下，讀寫模塊發出的寫入或讀取光束能夠匯聚到光存儲介質的不同記錄層，以進行光存儲介質的數據寫入或讀取，同時，使得伺服模塊發出的伺服光束能夠始終匯聚在光存儲介質的獨立伺服引導層。同時，由于液態準直鏡和液態物鏡焦距受外加電壓調控，因此可以以極高的響應頻率調制，具有響應速度快的優點，并且由于液態準直鏡自身不需要移動，因此不存在現有技術中存在的重復移動影響定位精度的問題，從而保證在光存儲介質厚度不均勻的情況下也能將伺服光束始終聚焦在獨立伺服引導層表面。