0.85数值孔径双非球面单片物镜的设计

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1、维普资讯http://www.cqvip.com第29卷第2期激光技术Vo1．29，No．22005年4月IJASERTECHNOLOGYApril，2005文章编号：1001—3806(2005)O2一Ol16O30．85数值孔径双非球面单片物镜的设计田静怡，巩马理，闰平，崔瑞桢，韦宁(清华大学精密仪器系光子与电子技术研究中心，北京100084)摘要：设计了超高密度光盘存储的核心元器件—．85数值孔径的单片物镜。设计中采用了3种方法，即两种商业软件Zemax和CodeV以及新型的CEDDA(离散定义非球面)算法。设计采用国际最新的单片双非球面的物镜形式，在

2、考虑了偏心误差、视场倾斜角等实际制造工艺与使用条件的情况下，在合理的结构范围内，设计出的透镜波像差的RMS值可控制在1／30A以下，达到了实际应用的技术要求。关键词：光盘；单片物镜；非球面；数值孔径中图分类号：0435．2文献标识码：AThedesignofbi-asphericalsingleobjectivelenswithnumericalapertureof0．85TIANring—yi，GONGMa—li，YANPing，CUIRui—zhen，WEINing(CenterforPhotonicsandElectronics，Departmento

3、fPrecisionInstrument，TsinghuauIliverSity，Beijing100084，China)Abstract：Asingleobjectivelenswithnumericalapertureof0．85isdesignedasthecoralcomponentofthesuperhigh—densityopticaldisksystem，whichisdonewiththreetoolsrespectively，i．e．twobusinessopticaldesignsoftwaresZemaxandCodeVandthela

4、testCEDDA(characteristicequationsdiscretelydefinedaspherics)method．Thedesignadoptsthelatestformofthesin~ebi—asphericallensintheworldwiththeconsiderationofdecentererrorinthemanafacture，fielderrorintheapplicationandareasonablestructureinpracticalapplication．Sothattheobjectivelenshasa

5、RMSwavefronterrorlessthan1／30Aandmeetsthetechnicalrequivement．Keywords：opticaldisk；singlelens；aspheric；NANA单片物镜的设计与制作存在较大难度，BD物镜的引言发展经历了由双片物镜向单片物镜的艰难历程。素尼光盘的存储容量主要取决于激光光源的波长A公司早在1996年就设计出了数值孔径达0．8的双片物和物镜的数值孔径(NA)。光盘读出光斑的大小与A／镜，但是单片物镜的设计直到最近才有了重大突破⋯。M成正比，而光斑的的大小直接决定了存储容量的大本文中就BD单片NA

6、=0．85物镜的设计进行了小，因此，在光盘发展史上这两个参数具有举足轻重的讨论，介绍了非球面物镜的设计理论和计算机设计过地位。2002年2月19日，索尼、飞利浦、松下3家公程，给出了传统商业软件和新型的CEDDA算法的设司联合日立、先锋、三星、LG、夏普和汤姆逊共同发布计结果，并对镜头性能进行了评价和对比。了0．9版的Blue—rayDisc(简称BD)技术标准，正式表1光学头单片物镜的设计理论明了下一代DVD候选人——蓝光光盘的诞生。蓝光光盘系统采用波长405nm的半导体激光器作为光源，数字光盘的数字记录，通过离散坑点的长度序列物镜的数值孔径高达0．85，

7、最小记录坑点长度为进行编码，这些编码将通过高精度的电信号复原，即信0．138}m，沟槽记录轨距0．321xm。目前，BD最为可行号的读出必须是高保真的。因此用于光学头数据读写的最高容量(27Gbit)大约相当于现行DVD的5倍。的物镜，在一定视场内至少应该达到衍射极限性这一容量足以保证在画质不变的情况下，录制两个多能J。这里所谓的衍射极限是指经过认真校正像差小时的HDTV节目。为了尽快进人蓝光光盘产业化后，波面像差的均方根(RMS)小于A／14或0．07A的市场，需要掌握包括BD高数值孔径物镜在内的各项状态。衍射极限下的光学系统剩余像差中主要包含球关键技术，

8、形成自主知识产权的产业化体系。由于高面像差和彗差，对