Система зчитування даних з оптичного носія

Реферат: Винахід належить до інформаційних технологій і може бути використаний в системах архівного зберігання даних. Запропонована система зчитування даних належить до систем зчитування даних з оптичного диска WORM-типу (одноразовий запис та багаторазове зчитування), підкладка якого виготовлена з високостабільного монокристалічного матеріалу. Дана система архівного зберігання даних складається з лазера, фокусуючої лінзи, світлоподільного кубика, багатоплощадкового фотоприймача, дифракційної ґратки та чвертьхвильової пластинки, крім того, між фокусуючою лінзою та носієм інформації розміщено монокристалічну пластинку, яка має інверсне значення різниці показників заломлення звичайного і незвичайного променів до значення різниці показників заломлення звичайного і незвичайного променів підкладки оптичного диска. Технічним результатом, що досягається даним винаходом, є підвищення достовірності і надійності відтворення даних з оптичних носіїв. UA 104961 C2 (12) UA 104961 C2 UA 104961 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Винахід належить до інформаційних технологій і може використовуватися в системах відтворення даних з цифрових носіїв довготермінового зберігання даних. Відома система зчитування даних з оптичного носія, яка складається з лазера, світлоподільного кубика, фокусуючої лінзи, чвертьхвильової пластинки і фотоприймача. Фокусуючою лінзою безперервне випромінювання лазера фокусується в пляму мікронних розмірів на поверхні носія, а відбитий від носія модульований відтвореною інформацією промінь спрямовується на фотоприймач, який формує сигнали зчитування і автофокусування [1]. Недоліком цього технічного рішення (аналога) є те, що така система зчитування не дозволяє формувати сигнали автотрекінгу і чутлива до двопроменезаломлення в підкладці оптичного носія, в зв'язку з чим до значень двопроменезаломлення в підкладках компакт-дисків -4 висуваються жорсткі вимоги (Δn=n0-nе=10 ). В прототипі [2] частково недоліки пристрою аналога усунено в системі зчитування даних з оптичного носія, яка складається з лазера, фокусуючої лінзи, світлоподільного кубика, чвертьхвильової пластинки, багатоплощадкового фотоприймача і додатково містить дифракційну ґратку, встановлену безпосередньо після лазера. Наявність дифракційної ґратки та багатоплощадкового фотоприймача дозволяє формувати сигнали автотрекінгу. Недоліком прототипу є те, що система зчитування також чутлива до двопроменезаломлення. Системи зчитування даних з оптичного носія [2] можуть використовуватися для відтворення даних, коли підкладка оптичного носія виготовлена з аморфного полімеру (наприклад, полікарбонату), тому що в даному матеріалі значення двопроменезаломлення є нехтовно малим і практично не залежить від кута падіння зчитувального променя на оптичний носій. Відомо, що оптичні носії інформації на підкладках з аморфних полімерів не придатні для довготермінового зберігання інформації. Для довготермінового зберігання інформації використовуються підкладки з високостабільних монокристалічних матеріалів, більшість з яких має значне двопроменезаломлення [3]. Але у випадку, коли підкладка оптичного носія виготовлена з високостабільного монокристалічного матеріалу, використання зазначених (аналога і прототипу) систем зчитування неможливе, тому що в монокристалічних матеріалах значення двопроменезаломлення починає впливати на достовірність і надійність зчитування даних з оптичних носіїв. Задачею винаходу є підвищення достовірності і надійності відтворення даних з оптичних носіїв з підкладками з високостабільних двопроменезаломлюючих монокристалічних матеріалів, які забезпечують довготермінове зберігання даних. При падінні лазерного випромінювання, промені якого утворюють сферичний хвильовий фронт, на монокристалічну підкладку виникають фазові спотворення світла з незвичайною поляризацією (р- поляризацією), які є суперпозицією астигматизму та сферичних аберацій різних порядків. Зокрема фазові спотворення призводять до того, що s- і р- поляризоване світло буде фокусуватися на різній глибині і відстань між двома фокусами ΔF буде визначається наступним чином: ΔF=2hΔn/n0, де Δn - різниця між показниками заломлення звичайного (n0) і незвичайного (nе) променя, h товщина підкладки оптичного носія. При фокусуванні крізь високостабільну монокристалічну підкладку товщиною 1 мм відстань між плямами в декілька разів перевищує розмір плями. Це не дає можливості надійно відтворювати записані дані. Поставлена задача вирішується тим, що в відомій системі зчитування даних з оптичного носія, яка складається з лазера, фокусуючої лінзи, світлоподільного кубика, багатоплощадкового фотоприймача, чвертьхвильової пластинки і дифракційної ґратки, між фокусуючою лінзою та носієм інформації розміщено монокристалічну пластинку, яка має інверсне значення різниці показників заломлення звичайного і незвичайного променів до значення різниці показників заломлення звичайного і незвичайного променів матеріалу високостабільної монокристалічної, наприклад, сапфірової, підкладки оптичного носія. Оскільки в процесі роботи оптичний дисковий носій обертається навколо своєї осі, а компенсуюча пластинка є нерухомою, то реалізувати метод можна тільки при вертикальній орієнтації оптичної осі матеріалу оптичного диска і компенсуючої пластинки. Головне технічне рішення полягає в тому, що ефект фокусування лазерного випромінювання з різними поляризаціями в плямах, які, за рахунок різних показників заломлення звичайного та незвичайного променів, рознесені по глибині фокусування, усувається за рахунок проходження лазерного променя крізь додаткову пластинку. Наприклад, для сапфіру, який є високостабільним монокристалічним матеріалом, з якого можуть бути виготовлені підкладки для носіїв довготермінового зберігання даних, маємо: 1 UA 104961 C2 -3 5 10 15 20 25 30 35 40 Δnspf=n0-ne=1,78038-1,77206=0,00832=8·10 . Дослідження наявних прозорих одноосних високостабільних оптичних кристалів показали, що для випадку матеріалу підкладки із сапфіру найкращим матеріалом для компенсації аберацій є кварц, що має наступні значення показників заломлення n0=1,5443, nе=1,5534, різниця між якими становить: -3 Δnkvr=1,5443-1,5534=-9·10 , тобто має інверсне значення показників заломлення звичайного та незвичайного променів до значень показників заломлення звичайного та незвичайного променів сапфірової підкладки. Умова компенсації астигматичної аберації записується як Hspf Hkv nspf  2 r nkv r 0 2 nspf nkv r , Hspf і Hkv r - товщини високостабільної монокристалічної підкладки з сапфіру та де компенсуючої кварцевої пластинки відповідно. Вищі порядки аберацій будуть повністю компенсовані, коли матеріал підкладки оптичного диска і компенсуючої пластинки мають однакові показники заломлення для звичайного променя. В іншому випадку компенсація буде частковою. Тому, для отримання дифракційно обмеженої оптичної системи, компенсуюча пластинка повинна мати показник заломлення близький до показника заломлення підкладки оптичного диска. Відповідно, другою головною умовою щодо вибору матеріалу, з якого повинна виготовлятися компенсуюча пластинка системи зчитування з оптичного носія, є те, щоб значення показника заломлення матеріалу компенсуючої пластинки ncom було близьке до значення показника заломлення підкладки оптичного носія nsub. Умови для отримання оптичної системи з мінімальними залишковими абераціями для оптичного диска з високостабільною монокристалічною підкладкою із сапфіру та монокристалічної кварцової компенсуючої пластинки можна записати у вигляді: 1) Hkvr/Hspf 0.62÷0.72, 2) Hkvr+Hspf=Hsum±5 %, 3) ncom-nsub