Способ моделирования сигнала, считываемого с оптического диска

 

Изобретение относится к носителям информации, более конкретно к оптическим дискам, и может быть использовано при моделировании и анализе функционирования оптических систем считывания информации с цифровых оптических дисков. Согласно предложенному способу записывают в базу данных диапазоны значений исходных параметров оптических дисков и информационных элементов записываемого слоя, выбирают из базы данных исходные параметры оптического диска и информационных элементов из группы, состоящей из канавок, питов и меток на внешней поверхности записываемого слоя и меток на дне канавки, по разработанным аналитическим формулам быстро и точно определяют сигнал лазерного излучения, отраженного от диска с информационными элементами записываемого слоя и дифрагировавшего на пространственной структуре информационных элементов записываемого слоя, и находят сигнал, считываемый с оптического диска, путем вычисления интенсивности полного отраженного сигнала и ее суммирования в пределах входного зрачка считывающей головки. Техническим результатом является повышение быстродействия процедуры моделирования сигналов для различных типов цифровых оптических дисков при достаточно высоком уровне точности моделирования. 6 з.п. ф-лы, 5 ил.

Текст описания в факсимильном виде (см. графическую часть)е

Формула изобретения

1. Способ моделирования сигнала, считываемого с оптического диска, включающий этапы, при которых а) записывают в базу данных диапазоны значений исходных параметров оптических дисков различных типов и информационных элементов записываемого слоя, б) выбирают из базы данных исходные параметры оптического диска и информационных элементов записываемого слоя, выбираемых из группы, состоящей из канавок, питов и меток на внешней поверхности записываемого слоя и меток на дне канавки, в) определяют сигнал лазерного излучения, отраженного от диска с информационными элементами записываемого слоя и дифрагировавшего на пространственной структуре информационных элементов записываемого слоя, при этом в. 1) определяют для выбранных параметров оптического диска и информационных элементов записываемого слоя состав компонентов отраженного дифрагировавшего поля, причем упомянутые информационные элементы выбирают из группы, включающей в себя внешнюю поверхность записываемого слоя, дно и склоны канавки, дно и склоны пита, метку на внешней поверхности записываемого слоя и метку на дне канавки и комбинации упомянутых информационных элементов, в. 2) для выбранного оптического диска и каждого информационного элемента записываемого слоя вычисляют комплексную амплитуду соответствующего компонента отраженного поля, в. 3) вычисляют по всем информационным элементам записываемого слоя суммарную комплексную амплитуду каждого компонента отраженного поля и восстанавливают полное отраженное поле путем сложения суммарных комплексных амплитуд полученных компонентов отраженного поля с соответствующими весами, г) определяют сигнал, считываемый с оптического диска, путем вычисления интенсивности полного отраженного сигнала и ее суммирования в пределах входного зрачка считывающей головки.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что на этапе (в. 2) определяют распределение комплексной амплитуды, выраженной через амплитуду и фазу сигнала лазера, отраженного от внешней поверхности записываемого слоя диска на опорной сфере с координатами (х₂, у₂) по формулам где R_oп - расстояние от записываемого слоя оптического диска в номинальном положении до входного зрачка считывающей головки; Z_д - дефокусировка оптического диска от номинального положения; Н_пх, H_пу - радиусы перетяжки освещающего лазерного пучка в сагиттальной и меридиональной плоскостях х₁z₁ и y₁z₁ соответственно; Z_кх, Z_ку - конфокальный параметр освещающего лазерного пучка в плоскости x₁z₁ и y₁z₁ соответственно; Н_x, Н_y - радиусы освещающего лазерного пучка в плоскостях на опорной сфере x₂z₂ и y₂z₂ соответственно, A_д - амплитуда освещающего пучка лазера в центре перетяжки на диске;
ρ_д - амплитудный коэффициент отражения внешней поверхности записываемого слоя диска,
K = 2πλ - волновое число, λ - длина волны лазера в вакууме.

3. Способ по п. 1. отличающийся тем, что на этапе (в. 2) определяют распределение комплексной амплитуды, выраженной через амплитуду и фазу сигнала лазера, отраженного от дна канавки, по формулам


где H_x1, H_y1 - радиусы освещающего лазерного пучка на диске в плоскостях x₁z₁ и y₁z₁ соответственно;
ρ_x = -Z_д/(Z²_д+Z²_кx) - кривизна волнового фронта освещающего лазерного пучка на диске в плоскости x₁z₁;
ρ_у = -Z_д/(Z²_д+Z²_ку) - кривизна волнового фронта освещающего лазерного пучка на диске в плоскости y₁z₁;
В_кан - ширина канавки;
n - показатель преломления подложки диска;
λ_n = λ/n - длина волны лазера в материале подложки диска;
A_2X= (1/H_x1)²;
В_2X= 0,5K•n•Z_д/(Z_д ²+Z_кх ²);
A2 = A_2x(πn/(Z_оп•λ))²/(A²_2x+B²_2x);
B2 = B_2х(πn/(Z_оп•λ))²/(A²_2x+B²_2x);
Z_oп= R_oп+Z_д - радиус опорной сферы, вершина которой находится на диске в точке на оси симметрии z₁, z₂ оптической системы считывающей головки;
V_у2 = y₂n/(Z_оп•λ);
ρ_кан - амплитудный коэффициент отражения канавки;
A_cp_ _кан= (1/3)•(ехр[-(X_кан/Н_х1)²-(Y_кан/Н_у1)²] +exp[-(X_кан/Н_х1)²-((Y_кан-0,5В_кан)/Н_у1)²] +exp[-(X_кан/Н_х1)²-((Y_кан+0,5В_кан)Н_у1)²] );
Х_кан, Y_кан - координаты центра данной канавки на цифровом оптическом диске в системе координат дорожки х_тр у_тр;
X_кан = -sin(ψ)•Y_{ср_кан}-X_гл1;
Y_кан = +cos(ψ)•Y_{ср_кан}-X_гл1.
X_{ср_кан}, Y_{ср_кан} - координаты центра канавки на диске в системе координат освещающей оптической системы x₁y₁;
Х_гл1, Y_гл1 - координаты центра главного луча лазерного пятна на диске в системе координат дорожки;
ψ - угол разворота дорожки относительно горизонтальной оси х₁;
и определяют распределение комплексной амплитуды, выраженной через амплитуду и фазу сигнала, отраженного от первого и второго склонов канавки, по формулам


где X1_{ср_кан}, Y1_{ср_кан} - координаты центра первого склона канавки в системе координат освещающей оптической системы, определяемые как
X1_{ср_кан} = -sin(ψ)•Y_{ср_кан}-X_гл1;
Y1_{ср_кан} = +cos(ψ)•Y_{ср_кан}-Y_гл1;
X1_{ср_кан}, Y1_{ср_кан} - координаты центра первого склона канавки в системе координат дорожки, определяемые как

Y_cк - ширина первого и второго склонов канавки;

где A_{ср_ск_кан} - средняя амплитуда поля лазера по данному склону канавки, при этом координаты второго склона канавки в системе координат дорожки определяются как

4. Способ по п. 1, отличающийся тем, что на этапе (в. 2) определяют распределение комплексной амплитуды, выраженной через амплитуду и фазу сигнала лазера, отраженного от дна пита, по формулам


где А_ср= 0,2•[exp(-(x₁/H_Х1)²-(y₁/H_Y1)²)+exp(-((x₁-0,5X_пит)/Hx₁)²-(у₁/H_Yl)²)+exp(-((х₁+0,5X_пит)/Hx₁)²-(у₁/H_Y1)²)+еxp(-(x₁/Hx₁)²-((у₁-0,5Y_пит)/H_Y1)²)+exp(-(х₁/Hx₁)²-((у₁+0,5Y_пит)/H_Y1)²))] ;
х₁, у₁ - координаты центра пита на диске;
Х_пит, Y_пит - размеры пита вдоль осей x₁ и y₁;
α_x = 0,5n•K•X_пит(x₂/Z_п);
α_y = 0,5n•K•Y_пит(y₂/Z_п);
и вычисляют распределение амплитуд и фаз поля склонов пита по формулам


где Y_{скл_пит} - ширина склона пита;

5. Способ по п. 1, отличающийся тем, что на этапе (в. 2) определяют распределение комплексной амплитуды, выраженной через амплитуду и фазу сигнала лазера, отраженного от метки на внешней поверхности записываемого слоя диска, по формулам


где
х₁, у₁ - координаты центра метки на внешней поверхности записываемого слоя,
ρ_мд - амплитудный коэффициент отражения метки на внешней поверхности записываемого слоя диска,
S_мд - площадь метки на внешней поверхности записываемого слоя диска,
Х_мд, Y_мд- размеры метки вдоль осей x₁ и y₁.

6. Способ по п. 1, отличающийся тем, что на этапе (в. 2) определяют распределение комплексной амплитуды, выраженной через амплитуду и фазу сигнала, отраженного от метки на дне канавки по формулам


где
x₁, y₁ - координаты центра метки на дне канавки;
ρ_мкан - амплитудный коэффициент отражения метки на дне канавки;
S_мкан - площадь метки на дне канавки;
Х_мкан, Y_мкан - размеры метки на дне канавки вдоль осей x₁ и у₁.

7. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в качестве весов при восстановлении полного отраженного поля используют аберрационные функции зрачка Р_д, Р_кан, Р_пит, Р_мкан, P_мд, Р_ск соответственно внешней поверхности записываемого слоя диска, канавки, пита, метки на дне канавки, метки на внешней поверхности записываемого слоя диска и склона канавки или пита, определяемые по формулам
P_д = (ρ_д, 0,0);

где Φ_кан = 4πn h_канλ;
P_p = (ρ_дcos(Φ_p)-1,0, ρ_дsin(Φ_p)),
Φ_p = 4πn h_pλ;

P_мд = ((ρ_мд-ρ_д), 0,0;
P_ск = (-ρ_д, 0,0),
h_кан, h_р - соответственно глубина канавки и пита в длинах волн,
и определяют полное отраженное поле путем суммирования амплитуд полученных компонентов отраженного поля для выбранных информационных элементов с учетом их аберрационных функций зрачка по формуле
Е_сум(х₂, у₂)= Р_дЕ_д(х₂, у₂)+Р_канЕ_кан(х₂, у₂)+Р_ск{ Е_ск1кан(х₂, у₂)+Е_ск2кан(х₂, у₂)} +P_питЕ_пит(х₂, у₂)+Р_ск{ Е_ск1пит(х₂, у₂)+Е_ск2пит(х₂, у₂)+Е_ск3пит(х₂, у₂)+Е_ск4пит(х₂, у₂)} +Р_мдЕ_мд(х₂, у₂)+Р_мканЕ_мкан(х₂, у₂),
где










где N_канN_питN_мдN_мкан - соответственно число канавок, питов, меток на лэнде и меток на дне канавки под освещающим лазерным пятном;
Е_д(х₂, у₂) - поле лазера после отражения от внешней поверхности диска;
Е_кан(х₂, у₂), Е_ск1кан(х₂, у₂), Е_ск2кан(х₂, у₂) - суммарное поле от дна и склонов канавки;
Е_р(х₂, у₂), Е_ск1пит(х₂, у₂), Е_ск2пит(х₂, у₂), Е_ск3пит(х₂, у₂), Е_ск4пит(х₂, у₂) - суммарное поле от дна и склонов питов:
Е_мд((х₂, у₂) - суммарное поле меток на внешней поверхности записываемого слоя;
Е_мкан(х₂, у₂) - суммарное поле меток на дне канавки.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6, Рисунок 7, Рисунок 8, Рисунок 9, Рисунок 10, Рисунок 11, Рисунок 12, Рисунок 13, Рисунок 14, Рисунок 15, Рисунок 16, Рисунок 17, Рисунок 18, Рисунок 19, Рисунок 20