一种利用光学自由曲面物镜实现变焦功能的方法和装置

本发明涉及光学，具体为一种将光学自由曲面物镜引入全息存储系统中实现变焦功能的方法和装置。

背景技术：

1、大数据时代，海量数据的低成本和超长期安全存储是当代信息社会急需解决的重大问题。光存储技术是解决上述问题的重要技术手段。

2、光存储包含传统的cd、dvd、蓝光光盘，以及基于全息技术的新型光存储技术等。对于全息存储技术而言，激光波长在记录信息及读取信息时应保持恒定，以准确读取所记录的信息。但在实际使用中，光存储设备常使用半导体激光器作为光源，半导体激光器虽然有小型化的优点，但易发生波长漂移现象。而读取光与记录光波长的差异，易导致读取数据产生高的误码率，甚至无法解码。虽然光存储中常用的伺服技术可对水平及垂直方向上存储介质光盘的震动进行补偿，但不易对波长漂移进行补偿调节。

3、以全息存储为例，全息存储的读取过程类似于三维光栅的衍射，需要满足布拉格(bragg)选择性，如下式所示：2nλsinβ＝λ

4、其中n为材料折射率，λ为光栅周期，β为参考光与记录条纹的夹角，λ为参考光波长。激光波长的漂移会导致上式中λ发生变化，而要使上式布拉格条件成立，可通过调整β的方式来实现。角度β与读取光入射到材料内的角度θ直接相关，当读取信息时，通过调节读取光入射到材料内的角度θ可使再现光重新满足布拉格条件，可通过微调透镜焦距实现调节参考光入射到记录材料内的角度θ使上式布拉格条件成立，而现有技术中存在装置设备笨重、巨大等缺陷。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供综上，本发明提出一种将光学自由曲面物镜引入全息存储系统中实现变焦功能的方法和装置，实现对激光波长漂移的补偿，并发挥光学自由曲面设计自由度高、使系统轻型小型化的优点。

2、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案出一种利用光学自由曲面物镜实现变焦功能的装置，包括偏振分束镜(3)、图像接收器(4)、透镜调整台(5)、自由曲面透镜(6)和记录介质(7)其特征在于：所述偏振分束镜(3)位于入射最上端接受激光信息，在信息记录过程中激光沿y轴的竖直光路经过自由曲面透镜(6)聚焦到记录介质(7)上，x轴的水平光路由图像接收器(4)接收，图像接收器(4)所接收的图像为经记录介质底面的镜面反射后，经由偏振分束镜(3)偏转的光束图像，根据图像接收器(4)获得的图像可判断再现信息质量，进而判断激光波长是否偏移，当出现偏移时，通过系统反馈给透镜调整台(5)，实现自由曲面透镜(6)的调整。

3、优选的，所述调整光学自由曲面物镜(6)镜片组的相对位置(可设计镜片组左右或上下移动)，实现变焦功能，从而实现对激光波长偏移的补偿。

4、优选的，所述调整光学自由曲面物镜(6)位于偏振分束镜(3)和记录介质(7)之间。

5、优选的，所述调整光学自由曲面物镜(6)右端于透镜调整台(5)连接并通过透镜调整台(5)调节。

6、本发明还包括一种将光学自由曲面物镜引入全息存储系统中实现变焦功能的方法，激光光束入射于该装置，激光光束照射在信息光及参考光上载装置上，该装置可使用空间光调制器、dmd(数字微镜器件)等。上载信号光或参考光的激光光束沿光路传输，在到达记录介质前先经过光学自由曲面变焦物镜，在信息记录过程中，该光学自由曲面变焦物镜实现聚焦功能，使信息光与参考光在记录介质中干涉形成记录光栅；在使用参考光对记录信息进行读取过程中，若发生激光波长漂移，可通过调整光学自由曲面物镜镜片组的相对位置(可设计镜片组左右或上下移动)，实现变焦功能，从而实现对激光波长漂移的补偿。

7、与现有技术相比，本发明的有益效果是：一种将光学自由曲面物镜引入全息存储系统中实现变焦功能的方法和装置，实现对激光波长漂移的补偿，并发挥光学自由曲面设计自由度高、使系统轻型小型化的优点；激光光束入射于该装置在到达记录介质前先经过光学自由曲面变焦物镜，在信息记录过程中，该光学自由曲面变焦物镜实现聚焦功能，使信息光与参考光在记录介质中干涉形成记录光栅；在使用参考光对记录信息进行读取过程中，若发生激光波长漂移，可通过调整光学自由曲面物镜镜片组的相对位置，实现变焦功能，从而实现对激光波长漂移的补偿。

技术特征：

1.一种利用光学自由曲面物镜实现变焦功能的装置，包括偏振分束镜(3)、图像接收器(4)、透镜调整台(5)、自由曲面透镜(6)和记录介质(7)其特征在于：所述偏振分束镜(3)位于入射最上端接受激光信息，在信息记录过程中激光沿y轴的竖直光路经过自由曲面透镜(6)聚焦到记录介质(7)上，x轴的水平光路由图像接收器(4)接收，图像接收器(4)所接收的图像为经记录介质底面的镜面反射后，经由偏振分束镜(3)偏转的光束图像，根据图像接收器(4)获得的图像可判断再现信息质量，进而判断激光波长是否偏移，当出现偏移时，通过系统反馈给透镜调整台(5)，实现自由曲面透镜(6)的调整。

2.如权利要求1所述的变焦功能的装置，其特征在于：所述调整光学自由曲面物镜(6)镜片组的相对位置设计镜片组左右或上下移动，实现变焦功能，从而实现对激光波长偏移的补偿。

3.如权利要求1所述的变焦功能的装置，其特征在于：所述调整光学自由曲面物镜(6)位于偏振分束镜(3)和记录介质(7)之间。

4.如权利要求1所述的变焦功能的装置，其特征在于：所述调整光学自由曲面物镜(6)右端于透镜调整台(5)连接并通过透镜调整台(5)调节。

5.如采用权利要求1所述的变焦功能的装置实现变焦功能的方法，其特征在于：激光光束入射于该装置，激光光束照射在信息光及参考光上载装置上，该装置可使用空间光调制器、dmd数字微镜器件等。

6.如采用权利要求5所述的变焦功能的装置实现变焦功能的方法，其特征在于：上载信号光或参考光的激光光束沿光路传输，在到达记录介质前先经过光学自由曲面变焦物镜(6)，在信息记录过程中，该光学自由曲面变焦物镜(6)实现聚焦功能，使信息光与参考光在记录介质中干涉形成记录光栅。

7.如采用权利要求5所述的变焦功能的装置实现变焦功能的方法，其特征在于：在使用参考光对记录信息进行读取过程中，若发生激光波长漂移，可通过调整光学自由曲面物镜(6)镜片组的相对位置(可设计镜片组左右或上下移动)，实现变焦功能，从而实现对激光波长漂移的补偿。

技术总结本发明公开了一种利用光学自由曲面物镜实现变焦功能的方法和装置，实现对激光波长漂移的补偿，并发挥光学自由曲面设计自由度高、使系统轻型小型化的优点；激光光束入射于该装置在到达记录介质前先经过光学自由曲面变焦物镜，在信息记录过程中，该光学自由曲面变焦物镜实现聚焦功能，使信息光与参考光在记录介质中干涉形成记录光栅；在使用参考光对记录信息进行读取过程中，若发生激光波长漂移，可通过调整光学自由曲面物镜镜片组的相对位置，实现变焦功能，从而实现对激光波长漂移的补偿。技术研发人员：王琨受保护的技术使用者：福建师范大学技术研发日：技术公布日：2024/7/4