автореферат диссертации по приборостроению, метрологии и информационно-измерительным приборам и системам, 05.11.07, диссертация на тему:Проектирование и расчет высокоапертурных лазерных систем устройств хранения информации на цифровых оптических дисках

На правах рукописи

00316634 1

ФРОЛОВ Максим Евгеньевич

ПРОЕКТИРОВАНИЕ И РАСЧЕТ ВЫСОКОАПЕРТУРНЫХ ЛАЗЕРНЫХ СИСТЕМ УСТРОЙСТВ ХРАНЕНИЯ ИНФОРМАЦИИ НА ЦИФРОВЫХ ОПТИЧЕСКИХ ДИСКАХ

Специальность 05 11 07 — Оптические и оптико-электронные приборы и комплексы

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Москва 2007

О 3 ДПР 2808

Работа выполнена в Московском государственном техническом университете имени Н Э Баумана на кафедре «Лазерные и оптико-электронные системы»

Научный руководитель кандидат технических наук, доцент

Хорохоров Алексей Михайлович

Официальные оппоненты доктор технических наук, профессор

Жилкин Александр Михайлович, МГУГиК (МИИГАИК)

кандидат технических наук, доцент Ровенская Тамара Сергеевна, МГТУ им Н Э Баумана

Ведущая организация ФГУП «Научно-исследовательский

институт прецизионного приборостроения», г Москва

Защита состоится «23» апреля 2008 года в 10 00 часов на заседании диссертационного совета Д 212 141 19 в Московском государственном техническом университете им Н Э Баумана по адресу 105005, г Москва, 2-я Бауманская ул , д 5

Отзыв на автореферат в одном экземпляре, заверенный гербовой печатью организации, просим направлять по адресу 105005, г Москва, 2-я Бауманская ул , д 5 , ученому секретарю диссертационного совета Д 212 141 19

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке МГТУ имени Н Э Баумана

Автореферат разослан "_"_ 2008 г

Ученый секретарь диссертационного совета

доктор технических наук Бурый Е В

1 ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы

Устройства хранения информации являются широко востребованными и быстро развивающимися системами Одной из разновидностей устройств хранения информации является устройство, носителем информации в котором служит цифровой оптический диск, запись и считывание с которого осуществляется при помощи оптического излучения Устройства хранения информации на цифровых оптических дисках завоевали широкую популярность в качестве надежного, недорогого и доступного способа хранения и воспроизведения различного рода информации кинофильмов, звуковых записей, программ и тд

Одним из ключевых элементов таких систем является оптическая головка — комплексная следящая оптико-электронная система, которая осуществляет считывание и запись информации на оптический диск К оптическим головкам предъявляются требования по высокой плотности считывания и записи, по простоте и дешевизне конструкции, по возможности совместной работы с дисками предыдущих поколений Динамика развития данного типа устройств предъявляет жесткие требования к срокам и стоимости разработки

Использование компьютерного моделирования распространения излучения в оптической системе позволяет ускорить и упростить разработку и отладку электронных схем приема и обработки сигналов Известны работы X Хопкинса, М Мансурипура, А Ф Ширанкова и др авторов, посвященные расчету прохождения оптического излучения через оптическую систему головки, на основе которых создана программа Diffract компании MM Research и программа DVD Simulator, разработанная в Московском Исследовательском центре фирмы Самсунг Электронике В основном, все работы, посвященные этой проблематике, используют аппарат скалярной теории дифракции В работах Мансурипура используется метод разложения оптических полей по плоским волнам Каждый из этих подходов имеет свои недостатки Скалярная теория дифракции не учитывает векторного характера поля Использование разложения по плоским волнам требует существенных вычислительных затрат и не может применяться при анализе информационных элементов диска, размеры которых меньше длины волны излучения В настоящее время минимальные размеры этих элементов имеют значения порядка половины длины волны излучения в защитном слое диска и сохраняют тенденцию к дальнейшему уменьшению

Известны работы отечественных авторов А Ф Ширанкова, О В Рож-кова, Е Г Ежова, Г И Грейсуха, которые посвящены разработке оптических систем для дисковых устройств памяти Устройства хранения информации на оптических дисках являются системами, ориентированными на

массовое производство Поэтому стоимость и технологичность конструкции и всех ее компонентов играют большое значение Асферические однолин-зовые объективы и коллиматоры при массовом производстве позволяют существенно упростить конструкцию и стоимость оптической системы, поэтому они широко используются в современных устройствах Для обеспечения высокой числовой апертуры однолинзового объектива необходимо использование асферических поверхностей со значительным отклонением от ближайшей сферы Это приводит к необходимости использования полиномов высокой степени для описания поверхностей объектива и существенно усложняет оптимизацию в современных оптических САПР

Поэтому задача автоматизированного проектирования высокоапер-турных оптических систем для оптических головок, а также математическое моделирование работы таких систем являются актуальными

Цель работы

Целью диссертационной работы является разработка методов проектирования лазерных систем хранения информации на цифровых оптических дисках и математическое моделирование работы таких систем

Задачи исследования

• Разработать методику математического моделирования работы лазерной системы хранения информации на цифровых оптических дисках,

• Разработать алгоритмы расчета полей излучения в высокоапертур-ной оптической системе чтения и записи информации на дисковые носители,

• Исследовать и разработать методики расчета и проектирования основных элементов оптической системы объектива и коллиматора,

• Рассмотреть вопросы ахроматизации оптической системы,

• Провести анализ существующих типов комбинированных систем и разработать методики их проектирования,

• Провести проверку разработанных в диссертации теоретических положений на примерах синтеза конкретных оптических головок, проверить достоверность результатов синтеза с помощью анализа полученных решений оптическими пакетами прикладных программ, имеющими мировое признание

Методы исследования

Методы теории оптических систем, методы геометрической оптики, методы скалярной теории дифракции, методы векторной теории дифракции, численные методы электродинамики, численные методы решения дифференциальных уравнений, численные методы интегрирования

Научная новизна диссертационной работы

1 Впервые разработана методика математического моделирования работы оптической системы считывающей головки, основанная на сочетании методов скалярной теории дифракции, векторной теории дифракции и численного решения уравнений Максвелла, которая позволяет проводить расчеты полей излучения как в современных, так и в перспективных оптических дисковых системах памяти с высокоапер-турными объективами и дисками с информационными элементами, минимальные размеры которых сопоставимы и менее длины волны излучения

2 В рамках векторной теории дифракции предложен алгоритм расчета светового поля в информационной плоскости диска, который позволяет получать распределение поля, формируемого оптической системой высокой числовой апертуры

3 Предложен алгоритм расчета результата взаимодействия излучения, сформированного объективом, с информационными элементами на диске, на основе численного решения уравнений Максвелла методом конечных разностей

4 Получена система из двух дифференциальных уравнений, описывающая профили поверхностей однолинзового апланатического асферического объектива Эта система позволяет рассчитывать различные варианты конструктивного исполнения однолинзового объектива с гладкими и фазовыми (киноформными) поверхностями

5 Разработана методика ахроматизации оптической головки с помощью дифракционного фазового рельефа для двух вариантов исполнения на одной из гладких поверхностей объектива или на отдельно стоящей плоскопараллельной пластине

6 Предложены варианты применения разработанных методик и алгоритмов для проектирования комбинированных оптических головок

Практическая ценность работы

1 Сформулированы рекомендации по математическому моделированию работы оптической системы на основе сочетания трех методов расчета прохождения оптического излучения скалярной теории дифракции, векторной теории дифракции и численного решения уравнений Максвелла методом конечных разностей

2 Разработан и реализован в виде программного комплекса для ПЭВМ алгоритм расчета, который позволяет получать распределение поля, формируемого оптической системой высокой числовой апертуры, с учетом векторного характера излучения

3 Предложен алгоритм расчета распределения оптического излучения, возникающего в результате взаимодействия излучения, сформированного объективом, с информационными элементами на диске, на основе численного решения уравнений Максвелла Алгоритм реализован в виде комплекса программ для ПЭВМ и позволяет рассчитывать поле, отраженное от информационных элементов различных типов и размеров (в том числе менее длины волны), с учетом векторного характера как падающего, так и рассчитываемого отраженного излучения

4 На основе полученных в диссертации систем дифференциальных уравнений, описывающих профили поверхностей однолинзового асферического объектива, предложен алгоритм, позволяющий синтезировать различные варианты конструктивного исполнения однолинзового объектива с гладкими и фазовыми (киноформными) поверхностями Алгоритм реализован в виде программного модуля для пакета математических программ

5 Разработан способ ахроматизации оптической системы с помощью корректора на основе дифракционного фазового рельефа, реализованный в виде программного модуля для пакета математических программ

6 Предложены варианты применения разработанных методик и алгоритмов для проектирования комбинированных оптических головок, позволяющих работать с оптическими дисками двух стандартов

Внедрение результатов работы

Разработанные методики проектирования использованы в НИР, выполненных МГТУ им Н Э Баумана совместно с фирмой Самсунг Электронике Ко, Лтд , и используются в учебном процессе кафедры «Лазерные и оптико-электронные системы» МГТУ им Н Э Баумана Внедрение

и использование результатов диссертационной работы подтверждено соответствующими актами

Апробация результатов и публикации

Основные результаты работы доложены на VI и VII международных конференциях «Прикладная оптика», г Санкт-Петербург, 2004, 2006 гг, на международном симпозиуме «Optical Memory and Optical Data Storage», Hoiiolulu(Hawan) в 2005 г По теме диссертации опубликовано 5 работ, одна их них опубликована в журнале, входящем в Перечень ВАК

Структура и объем диссертационной работы

Диссертация состоит из введения, четырех глав, общих выводов, списка литературы и приложения Диссертация изложена на 201 странице, содержит 81 рисунок и 6 таблиц

Основные положения диссертации, выносимые на защиту

1 Методика расчета полей излучения в оптической системе, основанная на комбинации скалярной теории дифракции, векторной теории дифракции и численного решения уравнений Максвелла, позволяющая моделировать работу оптических дисковых систем памяти с высоко-апертурными объективами и дисками, информационные элементы которых имеют размеры, сопоставимые с длиной волны излучения

2 Алгоритм расчета поля в информационной плоскости диска, создаваемого высокоапертурной оптической системой, обеспечивающий определение параметров поля в рамках векторной теории дифракции с учетом поляризации излучения

3 Расчет поля излучения, отраженного от информационных элементов диска, позволяющий описать взаимодействие излучения, сформированного объективом, с информационными элементами диска различных типов и размеров (в том числе менее длины волны), с учетом векторного характера как падающего, так и рассчитываемого отраженного излучения

4 Синтез однолинзового апланатического объектива, основанный на решении системы из двух дифференциальных уравнений, описывающих профиль поверхностей объектива как гладких, так и фазовых (киноформных)

5 Ахроматизация оптической системы с использованием дифракционного фазового рельефа для двух вариантов исполнения (на одной из гладких поверхностей объектива и на отдельно стоящей плоскопараллельной пластине), обеспечивающая стабильность работы при

скачкообразном изменении длины волны полупроводникового лазера в связи с изменением мощности его излучения.

Достоверность и обоснованность результатов

Разработка теоретических положений и создание па их основе методик и алгоритмов основаны на известных и подтвержденных практикой физических теориях и математических методах. Разработанные алгоритмы опробованы экспериментально. Результаты численных экспериментов анализировались и сопоставлялись с экспериментальными данными других исследователей при решении аналогичных задач. Результаты синтеза также проверялись программами оптических САПР, получивших мировое признание.

2. СОДЕРЖАНИЕ ДИССЕРТАЦИИ

В первой главе приводятся общие сведения и основы функционирования дисковых оптических систем памяти. На рис. 1 представлена упрощенная схема оптической системы. Она включает в себя полупроводниковый лазер, коллиматор, объектив, анализатор фокусировки и положения пятна относительно дорожки, а также миогогшощадочный фотоприемник, поляризационный светоделитель и четвертьволновую пластинку.

Излучение лазера коллимируется и фокусируется объективом в информационной плоскости диска, формируя пятно, посредством которого осуществляется считывание и запись информации на диск. Объектив помещен в подвижную каретку с электромагнитным подвесом и осуществляет перемещения как вдоль оси для фокусировки, так и в поперечном направлении для слежения за дорожкой.

Информация на цифровых оптических дисках записана на спиральной дорожке в виде кодированной последовательности информационных элементов. Как правило, информационные элементы выполняются в виде

углублений в четверть длины волны в отражающем слое диска, что приводит к модуляции сигнала считывания при прохождении информационного элемента Кроме информационного сигнала, многоплощадочный фотоприемник формирует сигналы для систем слежения за дорожкой (автотре-кинг) и автофокусировки

В первой главе изложены теоретические основы и границы применимости трех методов расчета полей, предлагаемых для расчета оптических полей в оптической системе методов скалярной теории дифракции, методов векторной теории дифракции и метода конечных разностей в пространственно-временной области Показано, что каждый из методов имеет свою область применимости по отношению к задаче расчета оптических полей в ОС устройств хранения информации на цифровых оптических дисках Скалярная теория дифракции хорошо известна и позволяет рассчитывать поля, формируемые ОС с малой числовой апертурой Это делает ее востребованной при расчетах полей в формирующем и считывающем каналах при расчетах коллимационной и приемной части Векторная теория дифракции свободна от ограничения на числовую апертуру и позволяет рассчитывать поля с учетом векторного характера излучения Поэтому векторная теория дифракции предлагается для использования при анализе полей, формируемых высокоапертурным объективом в информационной плоскости диска

Как скалярная, так и векторная теории дифракции предполагают, что размеры области, для которой производится расчет дифракционного интеграла, должны быть существенно больше длины волны излучения Это не позволяет использовать их при рассмотрении взаимодействия сфокусированного излучения с информационными элементами диска Для решения этой задачи предлагается использовать метод конечных разностей во временной области, который в настоящее время является одним из известных методов численного решения электродинамических задач Метод конечных разностей в временной области (РБТБ) был предложен в 1966 году, однако, наибольшую популярность получил лишь в последнее время Он основан на дискретизации уравнений Максвелла, записанных в дифференциальной пространственно-временной формулировке Конечно-разностные уравнения позволяют определять электрические и магнитные поля в текущий момент времени на основании известных значений полей в предыдущий момент времени Для обеспечения необходимой точности этот метод требует достаточно частой сетки, поэтому для решения задач не локализованных в пространстве необходимы большие вычислительные ресурсы Поскольку область светового пятна, формируемого оптической системой в информационной плоскости диска, сравнительно мала, использование метода РБТБ не столь затратно и может быть выполнено с применением современных ПЭВМ

Вторая глава носвящена разработке методик расчета оптических полей в оптической системе головок с применением методов, рассмотренных в первой главе. Рассматриваются три задачи: 1) расчет поля, создаваемого объективом в информационной плоскости диска; 2) расчет поля, отраженного от диска, после взаимодействия сфокусированного излучения с информационной структурой диска; 3) расчет поля на входном зрачке объектива после отражения от диска.

При расчете излучения, формируемого объективом на диске, предлагается использовать методы векторной теории дифракции. Поле на диске при этом описывается следующим дифракционным интегралом:

е(х,у,г[

27Г 7 7 Гл _ 2 _ „2

Я у У

где Ф^^в^) - волновая аберрация, (ж, у, г) - координаты точки анализа относительно точки идеального изображения, а(вх., ву) — поле напряженности луча на выходном зрачке ОС, ву — направляющие косинусы лучей, заполняющих телесный угол

\ЕХ\

1

-0.5 О 0.5 1

\0.05 -0.5

-0.5 О 0.5 1

-0.5 О 0.5 1

Рис. 2. Распределение амплитуды излучения в выходном зрачке

объектива

Для определения поля в выходном зрачке объектива необходимо использовать трассировку лучей, учитывающую состояние поляризации и френелевские коэффициенты при преломлении на границах сред. Предложен алгоритм расчета трассировки лучей через ОС с учетом поляризации. На рис. 2, 3 приведены результаты расчета полей для объектива с числовой апертурой 0,85 в выходном значке и в информационной плоскости диска, при линейной поляризации излучения перед объективом вдоль оси х. Из рисунков видно, что как в выходном зрачке, так и на диске присутствуют все три компоненты поля по х, у и г, при линейной поляризации излучения на входе перед объективом. При этом с увеличением числовой апертуры доля у и г компонент возрастает. Разность интенсивноетей для скалярного

Рис. 3. Результаты расчета поля на диске

и векторного случаев показана на рис. 4 и составляет значение порядка < по интенсивности.

погт(1х) — погт(1а,

Сечение у = О

Рис. 4. Разность распределений интенсивности поля на диске между скалярным и векторным случаем

Для анализа взаимодействия излучения с информационными элементами предлагается использовать рассмотренный в первой главе метод конечных разностей. Разработана методика и алгоритм расчета распределения оптического излучения, возникающего в результате взаимодействия излучения, сформированного объективом, с информационными элементами на диске, на основе численного решения уравнений Максвелла. Разработанный алгоритм, реализованный в виде комплекса программ для ПЭВМ, позволяет рассчитывать поле, отраженное от информационных элементов

А»

У 2

10 *

¡1.07 0.1М» |>.о> олм " 1.11.1 0.02 0.01

Фху2

Рис. 5. Амплитудно-фазовое распределение поля, отраженного от информационного элемента при падении плоской волны, поляризованной вдоль оси х

различных размеров и типов, с учетом векторного характера как падающего, так и отраженного излучения. Произведено исследование взаимодействия плоской волны линейной поляризации с информационными элементами различной формы. На рис. 5 представлен пример расчета поля, отраженного от диска, для падающей плоской волны, поляризованной вдоль оси х. Видно, что для плоской падающей волны с линейной поляризацией при отражении возникает сложное амплитудно-фазовое распределение. Так, для плоской волны с единичной амплитудой, поляризованной вдоль оси х, отраженное поле после взаимодействия с информационным элементом ВБ диска содержит у иг составляющие поля с максимальным значением по амплитуде 0,06 и 0,6 соответственно. При использовании фазовой модели для описания информационных элементов в расчетах, основанных на скалярной теории дифракции, эти составляющие не учитываются. Разработанная методика и алгоритмы позволяют проводить расчеты прохождения оптического излучения как в современных, так и перспективных оптических дисковых системах памяти с учетом поляризационных эффектов при требованиях к ресурсам и производительности доступных для современных ПЭВМ.

Третья глава посвящена разработке методик проектирования основных элементов оптической системы.

Предложено решение задачи автоматизированного синтеза апланати-ческого асферического синглета с заданной числовой апертурой, фокусирующего излучение в информационную плоскость диска с учетом толщины

Рис 6 К синтезу асферических поверхностей

защитного слоя Показано, что задача поиска двух поверхностей синглета 51, (см рис 7) сводится к решению системы из двух дифференциальных уравнений первого порядка

<1*1 _ ( Пйг - йу/1 - __^_\ йа_

-1

<141 у Ц,-м (1 —

¿г2 \ пЛу-ы у/1 - {1-Щ)

(1)

где

у/1 -Ц У/1-ц *

Численное решение этой системы может быть выполнено с применением стандартных алгоритмов Кроме ускорения расчета, данный подход позволяет проводить экспертную оценку различных вариантов конструктивных параметров объектива в процессе синтеза, непосредственно наблюдая к каким изменениям формы объектива приводит варьирование того или иного параметра

На рис 7 приведены результаты расчета реализуемой числовой апертуры для различных значений рабочего отрезка Реализуемая числовая апертура определяется при численном решении системы дифференциальных уравнений (1) с контролем погрешности вычислений Из графика видно, что не при всяких значениях расстояния между диском и объективом возможна реализация заданного значения числовой апертуры Например,

на рис. 8 приведены результаты расчета поверхностей синглета для различных значений dw = 0,699; 0,701; 0,703; 0,705: 0,707; 0,709, которые обозначены номерами 1, 2, ..., 6 соответственно. Поскольку все приведенные варианты профилей поверхностей позволяют получить требуемую числовую апертуру, то это позволяет выбирать наиболее удовлетворяющий разработчика вариант поверхностей, например, исходя из лучшей технологичности, эксплуатационных характеристик или каких либо других требований и предпочтений.

dw, мм

Рис. 7. Зависимость достигнутой апертуры NA от рабочего расстояния d,

Рис. 8. Профили синглета при различном рабочем расстоянии

Получены системы дифференциальных уравнений для различных случаев конструктивного исполнения синглета: с различными комбинациями гладких и фазовых (киноформных) поверхностей, для объектива с нанесенными фазовыми поверхностями, для объектива с вынесенным фазовым корректором.

К современным системам оптических головок предъявляются дополнительные требования по исправлению локального хроматизма, который

возникает вследствие смены генерируемой моды полупроводникового лазера при переключении с чтения на запись Изменение длины волны, генерируемой лазером, при этом составляет значение порядка 1 нм

Второй параграф главы посвящен ахроматизации объективов головок, рассмотрены различные способы компенсации продольного хроматизма с применением ступенчатых микрорельефов и дифракционных оптических элементов (ДОЭ), выполненных или на одной из поверхностей син-глета или в виде дополнительного корректора Разработан итерационный алгоритм расчета параметров фазового корректора локального хроматизма объектива Рассмотрены особенности расчета и приведены изменения необходимые для использования разработанных методик синтеза применительно к коллиматору

В процессе развития технология хранения и записи информации на цифровых оптических дисках сменила несколько поколений устройств CD, DVD, HD-DVD и Blu Ray Это делает актуальным проведение работ, направленных на создание эффективных оптических систем комбинированного типа Под комбинированным типом оптической системы понимается такая оптическая система, которая обеспечивает работу системы с различными типами дисков (CD, DVD, Blu Ray) Системы для работы с различными типами дисков отличаются друг от друга длиной волны считывающего/записывающего излучения, числовой апертурой объектива, обеспечивающей требуемое разрешение на поверхности диска, а также толщиной защитного слоя дисков разных типов Представлены различные схемные решения, используемые в комбинированных системах для работы с дисками разных стандартов, рассмотрены различные подходы к проектированию таких систем, в том числе, с использованием разработанных методик и алгоритмов

Четвертая глава посвящена применению разработанных методик расчета оптических головок Рассмотрены две задачи разработка однока-нальной оптической системы по стандарту Blu-Ray и разработка комбинированной системы для работы с дисками стандартов BD и DVD

Представлен пример расчета комбинированной двухканальной системы, включающий в себя синтез объектива с вынесенным ахроматическим корректором, атак же синтез коллиматора с ахроматическим корректором, нанесенным на одну из поверхностей Получена оптическая система, обладающая качеством изображения близким к дифракционному волновая аберрация для точки на оси не превышает 0,01Л для номинальной длины волны и 0,04А для смещенной на +2 нм длины волны без подфокусировки, среднеквадратичное отклонение волновой аберрации по полю менее ОДА При смещении основной длины волны в диапазоне ±5 нм с учетом подфокусировки, волновая аберрация для точки на оси не превышает 0,05А для номинальной длины волны и ОДА для смещенной на +2 нм длины волны

без подфокуеировки, среднеквадратичное отклонение волновой аберрации по полю менее 0,1 Л

Представлен расчет комбинированной двухканальной оптической системы для дисков стандарта BD и DVD, включающий в себя синтез объектива с вынесенным ахроматическим корректором, синтез коллиматора с ахроматическим корректором, нанесенным на одну из поверхностей, а также расчет параметров элемента сопряжения каналов Достигнуты следующие основные технические характеристики для канала Blu-Ray волновая аберрация для точки на оси не превышает 0,01А для номинальной длины волны и 0,04А для смещенной длины волны без подфокуеировки, среднеквадратичное отклонение волновой аберрации по полю менее ОДА, для канала DVD волновая аберрация для точки на оси не превышает 0,03А для номинальной длины волны и 0,07А для смещенной на +2 нм длины волны без подфокуеировки Среднеквадратичное отклонение волновой аберрации по полю менее 0,06А

Проведенные результаты расчетов подтверждают корректность и эффективность разработанной в диссертации методики проектирования комбинированных оптических головок Достоверность выполненных расчетов подтверждается анализом рассчитанной оптической системы с помощью программы Zemax

В заключении сформулированы основные результаты, полученные в работе, и выводы по диссертации

В приложении содержатся подробные данные по синтезу оптических систем, рассмотренных в четвертой главе диссертации, а также графики остаточных аберраций для рассчитанных оптических систем

3. ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ

В результате проведенных исследований в диссертации решена актуальная научно-техническая задача по разработке методов проектирования и моделирования работы лазерных систем чтения и записи информации на цифровых оптических дисках

Основные результаты диссертационной работы заключаются в следующем

1 Предложена методика моделирования работы оптической системы, основанная на использовании методов скалярной теории дифракции, векторной теории дифракции и численного решения уравнений Максвелла во временной области методом конечных разностей Методика позволяет проводить расчеты прохождения излучения в оптических дисковых системах памяти с высокоапертурными объективами и дисками, информационные элементы которых имеют минимальные размеры, сопоставимые с длиной волны излучения

2 Разработан алгоритм расчета светового поля в информационной плоскости диска в рамках векторной теории дифракции, который позволяет получить распределение поля, формируемого высокоапертурным объективом, с учетом поляризации излучения

3 На основе численного решения уравнений Максвелла создан алгоритм расчета взаимодействия излучения, сформированного объективом, с информационными элементами диска, который позволяет рассчитывать поле, отраженное от информационных элементов различных типов и размеров, с учетом векторного характера как падающего, так и отраженного излучения Алгоритм реализован в виде комплекса программ для ПЭВМ

4 Предложена методика синтеза однолинзового асферического аплана-тического объектива, основанная на решении системы дифференциальных уравнений, описывающих профиль поверхностей объектива Методика, реализованная в виде программного модуля, обеспечивает автоматизированный расчет высокоалертурных объективов, а также коллиматоров оптической системы

5 Разработана методика ахроматизации однолинзового апланатическо-го объектива с помощью ахроматического корректора в виде дифракционного фазового рельефа Рассмотрены два варианта исполнения корректора на одной из гладких поверхностей линзы объектива и на отдельной плоскопараллельной пластине

6 Рассмотрены и обобщены наиболее известные и распространенные схемы комбинированных оптических головок, позволяющие работать с оптическими дисками нескольких типов Предложены варианты применения разработанных методик и алгоритмов для проектирования комбинированных оптических головок для работы с дисками двух стандартов

7 На базе разработанных в диссертации методик синтеза произведено проектирование оптической системы стандарта Blu-Ray Высокая эффективность разработанных методик подтверждается хорошими техническими характеристиками остаточная волновая аберрация для точки на оси в рабочем спектральном диапазоне не превышает 0,04А, среднеквадратичное отклонение волновой аберрации по полю менее ОДА

8 Проведен расчет комбинированной двухканальной системы для стандартов Blu-Ray и DVD Основные технические характеристики в каналах Blu-Ray и DVD волновая аберрация в рабочем спектральном

диапазоне ±2 нм для точки на оси не превышает 0,04А и 0,07А соответственно, среднеквадратичное отклонение волновой аберрации по полю менее ОДА в обоих каналах Корректность результатов расчетов подтверждается анализом разработанных оптических систем с помощью программы Zemax

Основные результаты диссертации изложены в следующих работах

1 Фролов М Е , Хорохоров А М Автоматизированный синтез высокоапер-турного апланатического синглета // Вестник МГТУ имени Н Э Баумана Приборостроение — 2005 — Спец выпуск — С 43-50

2 Фролов М Е , Хорохоров А М , Ширанков А Ф Расчет объектива с микрорельефом для комбинированной оптической головки для чтения и записи CD, DVD дисков // Прикладная оптика Сборник трудов VII международной конференции - СПб , 2004 - Т 3 - С 236-241

3 Design of aplanatic smglet for pickup /ME Frolov, A M Khorokhorov, A P Shirankov, Y В Golubkov // Joint International Symposium on Optical Memory and Optical Data Storage — Honolulu (Hawaii), 2005 — P 135-138

4 Фролов M E , Хорохоров A M Автоматизированный синтез высоко-апертурного апланатического синглета с хроматическим корректором // Прикладная оптика Сборник трудов VII международной конференции - СПб , 2006 -ТЗ-С 177-182

5 Фролов М Е Дифракция излучения на информационных элементах оптических цифровых дисков в рамках векторной теории // Прикладная оптика Сборник трудов VII международной конференции — СПб , 2006 -ТЗ-С 264-269

-Подписано к печати 10 03 2008 Заказ № 17 Объем 1,0 п л Тираж 100 экз ООО РИА «Димич» Московская область, Ленинский р-н, д Румянцево, стр 1

Введение

1. Анализ и исследование методов расчета оптических полей в высокоапертурных оптических системах

1.1. Лазерные оптические системы на цифровых дисках.

1.2. Анализ оптических полей в рамках скалярной теории дифракции

1.3. Анализ оптических полей на основе векторной теории дифракции

1.4. Метод конечных разностей во временной области

Выводы по главе.

2. Разработка алгоритмов и методик расчета полей в оптических системах чтения и записи информации на цифровых дисках

2.1. Анализ и расчет прохождения оптических полей в формирующем канале ОГ.

2.1.1. Структура формирующего канала.

2.1.2. Описание конструкции оптической системы.

2.1.3. Определение положения входного и выходного зрачков

2.1.4. Определение поля на входном зрачке ОС.

2.1.5. Определение поля на выходном зрачке ОС.

2.1.6. Расчет распределения поля в информационной плоскости диска.

2.1.7. Расчет поля формируемого объективом стандарта Blu

2.1.8. Использование БПФ.

2.2. Расчет и анализ взаимодействия излучения с информационными элементами.

2.3. Анализ и расчет прохождения оптических полей в считывающем канале ОГ.

2.3.1. Структура считывающего канала.

2.3.2. Определение поля на входном зрачке оптической системы считывающего канала.

2.3.3. Определение поля на выходном зрачке оптической системы считывающего канала.

2.3.4. Определение поля в плоскости фотоприемников. . . . 106 Выводы по главе.

3. Разработка методик проектирования основных элементов оптических систем записи и чтения информации на оптических дисках

3.1. Автоматизированный синтез высокоапертурного апланатиче-ского объектива.

3.1.1. Синтез объектива с гладкими поверхностями.

3.1.2. Синтез киноформного объектива.

3.1.3. Автоматизированный синтез объектива.

3.1.4. Пример автоматизированного расчета однолинзового объектива для стандарта Blu-Ray

3.1.5. Синтез объектива с частично фазовыми поверхностями

3.1.6. Синтез объектива с вынесенным корректором

3.2. Ахроматизация оптической системы головок.

3.2.1. Ахроматизация с помощью ДОЭ.

3.2.2. Коррекция хроматизма ступенчатым фазовым корректором

3.2.3. Коррекция локального хроматизма объектива при помощи дополнительного корректора.

3.3. Особенности расчета коллиматора ОГ.

3.4. Многоканальные оптические головки

3.4.1. Использование дифракционных оптических элементов (ДОЭ).

3.4.2. Использование поляризациопно чувствительных ДОЭ

3.4.3. Использование многозонных рефракционных или дифракционных поверхностей

3.4.4. Проектирование систем с квазипараллельным ходом лучей

Выводы по главе.

4. Применение разработанных методик расчета и проектирования для создания новых оптических головок

4.1. Разработка оптической головки формата Blu-ray.

4.1.1. Расчет объектива.

4.1.2. Расчет коллиматора.

4.1.3. Результаты расчета.

4.2. Разработка комбинированной головки BD/DVD.

4.2.1. Расчет объектива.

4.2.2. Расчет коллиматора.

4.2.3. Расчет элемента совмещения каналов.

4.2.4. Результаты расчета.

Выводы по главе.

Актуальность работы

Устройства хранения информации являются широко востребованными и быстро развивающимися системами. Одной из разновидностей устройств хранения информации является устройство, носителем информации в котором служит цифровой оптический диск, запись и считывание с которого осуществляется при помощи оптического излучения. Устройства хранения информации на цифровых оптических дисках завоевали широкую популярность в качестве надежного, недорогого и доступного способа хранения и воспроизведения различного рода информации: кинофильмов, звуковых записей, программ и т.д.

Одним из ключевых элементов таких систем является оптическая головка — комплексная следящая оптико-электронная система, которая осуществляет считывание и запись информации на оптический диск. К оптическим головкам предъявляются требования по высокой плотности считывания и записи, по простоте и дешевизне конструкции, но возможности совместной работы с дисками предыдущих поколений. Динамика развития данного типа устройств предъявляет жесткие требования к срокам и стоимости разработки.

Использование компьютерного моделирования распространения излучения в оптической системе позволяет ускорить и упростить разработку и отладку электронных схем приема и обработки сигналов. Известны работы X. Хопкинса, М. Мансурипура, А.Ф. Ширанкова и др. авторов, посвященные расчету прохождения оптического излучения через оптическую систему головки, на основе которых создана программа Diffract компании MM Research и программа DVD Simulator, разработанная в Московском Исследовательском центре фирмы Самсунг Электронике. В основном, все работы, посвященные этой проблематике, используют аппарат скалярной теории дифракции. В работах Мансурипура используется метод разложения оптических полей по плоским волнам. Каждый из этих подходов имеет свои недостатки. Скалярная теория дифракции не учитывает векторного характера поля. Использование разложения по плоским волнам требует существенных вычислительных затрат и не может применяться при анализе информационных элементов диска, размеры которых меньше длины волны излучения. В настоящее время минимальные размеры этих элементов имеют значения порядка половины длины волны излучения в защитном слое диска и сохраняют тенденцию к дальнейшему уменьшению.

Известны работы отечественных авторов: А.Ф. Ширанкова, О.В. Рож-кова, Е.Г. Ежова, Г.И. Грейсуха, которые посвящены разработке оптических систем для дисковых устройств памяти. Устройства хранения информации на оптических дисках являются системами, ориентированными на массовое производство. Поэтому стоимость и технологичность конструкции и всех ее компонентов играют большое значение. Асферические однолин-зовые объективы и коллиматоры при массовом производстве позволяют существенно упростить конструкцию и стоимость оптической системы, поэтому они широко используются в современных устройствах. Для обеспечения высокой числовой апертуры однолинзового объектива необходимо использование асферических поверхностей со значительным отклонением от ближайшей сферы. Это приводит к необходимости использования полиномов высокой степени для описания поверхностей объектива и существенно усложняет оптимизацию в современных оптических САПР.

Поэтому задача автоматизированного проектирования высокоапер-турных оптических систем для оптических головок, а также математическое моделирование работы таких систем являются актуальными.

Цель работы

Целыо диссертационной работы является разработка методов проектирования лазерных систем хранения информации на цифровых оптических дисках и математическое моделирование работы таких систем.

Задачи исследования

• Разработать методику математического моделирования работы лазерной системы хранения информации на цифровых оптических дисках;

• Разработать алгоритмы расчета полей излучения в высокоапертурной оптической системе чтения и записи информации на дисковые носители;

• Исследовать и разработать методики расчета и проектирования основных элементов оптической системы: объектива и коллиматора; '

• Рассмотреть вопросы ахроматизации оптической системы;

• Провести анализ существующих типов комбинированных систем и разработать методики их проектирования;

• Провести проверку разработанных в диссертации теоретических положений на примерах синтеза конкретных оптических головок; проверить достоверность результатов синтеза с помощью анализа полученных решений оптическими пакетами прикладных программ, имеющими мировое признание.

Методы исследования

Методы теории оптических систем, методы геометрической оптики, методы скалярной теории дифракции, методы векторной теории дифракции, численные методы электродинамики, численные методы решения дифференциальных уравнений, численные методы интегрирования.

Научная новизна диссертационной работы

1) Впервые разработана методика математического моделирования работы оптической системы считывающей головки, основанная на сочетании методов скалярной теории дифракции, векторной теории дифракции и числеииого решения уравнений Максвелла, которая позволяет проводить расчеты полей излучения как в современных, так и в перспективных оптических дисковых системах памяти с высокоапер-турными объективами и дисками с информационными элементами, минимальные размеры которых сопоставимы и менее длины волны излучения.

2) В рамках векторной теории дифракции предложен алгоритм расчета светового поля в информационной плоскости диска, который позволяет получать распределение поля, формируемого оптической системой высокой числовой апертуры.

3) Предложен алгоритм расчета результата взаимодействия излучения, сформированного объективом, с информационными элементами на диске, на основе численного решения уравнений Максвелла методом конечных разностей.

4) Получена система из двух дифференциальных уравнений, описывающая профили поверхностей однолинзового апланатического асферического объектива. Эта система позволяет рассчитывать различные варианты конструктивного исполнения однолинзового объектива с гладкими и фазовыми (киноформными) поверхностями.

5) Разработана методика ахроматизации оптической головки с помощью дифракционного фазового рельефа для двух вариантов исполнения: на одной из гладких поверхностей объектива или на отдельно стоящей плоскопараллельной пластине.

6) Предложены варианты применения разработанных методик и алгоритмов для проектирования комбинированных оптических головок.

Практическая ценность работы

1) Сформулированы рекомендации по математическому моделированию работы оптической системы на основе сочетания трех методов расчета прохождения оптического излучения: скалярной теории дифракции, векторной теории дифракции и численного решения уравнений Максвелла методом конечных разностей.

2) Разработан и реализован в виде программного комплекса для ПЭВМ алгоритм расчета, который позволяет получать распределение поля, формируемого оптической системой высокой числовой апертуры, с учетом векторного характера излучения.

3) Предложен алгоритм расчета распределения оптического излучения, возникающего в результате взаимодействия излучения, сформированного объективом, с информационными элементами на диске, на основе численного решения уравнений Максвелла. Алгоритм реализован в виде комплекса программ для ПЭВМ и позволяет рассчитывать поле, отраженное от информационных элементов различных типов и размеров (в том числе менее длины волны), с учетом векторного характера как падающего, так и рассчитываемого отраженного излучения.

4) На основе полученных в диссертации систем дифференциальных уравнений, описывающих профили поверхностей однолинзового асферического объектива, предложен алгоритм, позволяющий синтезировать различные варианты конструктивного исполнения однолинзового объектива с гладкими и фазовыми (киноформными) поверхностями. Алгоритм реализован в виде программного модуля для пакета математических программ.

5) Разработан способ ахроматизации оптической системы с помощью корректора па основе дифракционного фазового рельефа, реализованный в виде программного модуля для пакета математических программ.

6) Предложены варианты применения разработанных методик и алгоритмов для проектирования комбинированных оптических головок, позволяющих работать с оптическими дисками двух стандартов.

Внедрение результатов работы

Разработанные методики проектирования использованы в НИР, выполненных МГТУ им. Н.Э. Баумана совместно с фирмой Самсунг Электронике Ко., Лтд., и используются в учебном процессе кафедры «Лазерные и оптико-электронные системы» МГТУ им. Н.Э. Баумана. Внедрение и использование результатов диссертационной работы подтверждено соответствующими актами.

Апробация результатов и публикации

Основные результаты работы доложены на VI и VII международных конференциях «Прикладная оптика», г. Санкт-Петербург, 2004, 2006 гг., на международном симпозиуме «Optical Memory and Optical Data Storage», Honolulu(Hawaii) в 2005 г. По теме диссертации опубликовано 5 работ [1, 2, 3, 4, 5].

Структура и объем диссертационной работы

Диссертация состоит из введения, четырех глав, общих выводов, списка литературы и приложения. Диссертация изложена на 201 страницах, содержит 81 рисунок и 6 таблиц.

Основные результаты диссертационной работы заключаются в следующем:

1) Предложена методика моделирования работы оптической системы, основанная на использовании методов скалярной теории дифракции, векторной теории дифракции и численного решения уравнений Максвелла во временной области методом конечных разностей. Методика позволяет проводить расчеты прохождения излучения в оптических дисковых системах памяти с высокоапертурпыми объективами и дисками, информационные элементы которых имеют минимальные размеры, сопоставимые с длиной волны излучения.

2) Разработай алгоритм расчета светового поля в информационной плоскости диска в рамках векторной теории дифракции, который позволяет получить распределение поля, формируемого высокоапертурным объективом, с учетом поляризации излучения.

3) На основе численного решения уравнений Максвелла создан алгоритм расчета взаимодействия излучения, сформированного объективом, с информационными элементами диска, который позволяет рассчитывать поле, отраженное от информационных элементов различных типов и размеров, с учетом векторного характера как падающего, так и отраженного излучения. Алгоритм реализован в виде комплекса программ для ПЭВМ.

4) Предложена методика синтеза однолинзового асферического аплана-тического объектива, основанная на решении системы дифференциальных уравнений, описывающих профиль поверхностей объектива.

Методика, реализованная в виде программного модуля, обеспечивает автоматизированный расчет высокоапертурных объективов, а также коллиматоров оптической системы.

5) Разработана методика ахроматизации однолинзового апланатического объектива с помощью ахроматического корректора в виде дифрак-циопного фазового рельефа. Рассмотрены два варианта исполнения корректора: на одной из гладких поверхностей линзы объектива и на отдельной плоскопараллельной пластине.

6) Рассмотрены и обобщены наиболее известные и распространенные схемы комбинированных оптических головок, позволяющие работать с оптическими дисками нескольких типов. Предложены варианты применения разработанных методик и алгоритмов для проектирования комбинированных оптических головок для работы с дисками двух стандартов.

7) На базе разработанных в диссертации методик синтеза произведено проектирование оптической системы стандарта Blu-Ray. Высокая эффективность разработанных методик подтверждается хорошими техническими характеристиками: остаточная волновая аберрация для точки на оси в рабочем спектральном диапазоне не превышает 0,04А, среднеквадратичное отклонение волновой аберрации по полю менее ОДА.

8) Проведен расчет комбинированной двухканальной системы для стандартов Blu-Ray и DVD. Основные технические характеристики: в каналах Blu-Ray и DVD волновая аберрация в рабочем спектральном диапазоне ±2 нм для точки иа оси не превышает 0,04А и 0,07А соответственно, среднеквадратичное отклонение волновой аберрации по полю менее ОДА в обоих каналах. Корректность результатов расчетов подтверждается анализом разработанных оптических систем с помощью программы Zemax.

Общие выводы и заключение

В результате проведенных исследований в диссертации решена актуальная научно-техническая задача по разработке методов проектирования и моделирования работы лазерных систем чтения и записи информации на цифровых оптических дисках.

1. Фролов М.Е., Хорохоров A.M. Автоматизированный синтез высокоап-ертурного апланатического синглета // Вестник МГТУ имени Н.Э. Баумана. Приборостроение. — 2005. — Спец. выпуск. — С. 43-50.

2. Фролов М.Е., Хорохоров A.M., Ширанков А.Ф. Расчет объектива с микрорельефом для комбинированной оптической головки для чтения и записи CD, DVD дисков // Прикладная оптика: Сборник трудов VII международной конференции, — СПб., 2004. — Т. 3.— С. 236-241.

3. Design of aplanatic singlet for pickup / M.E. Frolov, A.M. Khorokhorov, A.F. Shirankov, Y.B. Golubkov // Joint International Symposium on Optical Memory and Optical Data Storage.— Honolulu (Hawaii), 2005.— P. 135-138.

4. Фролов M.E., Хорохоров A.M. Автоматизированный синтез высоко-апертурного апланатического синглета с хроматическим корректором // Прикладная оптика: Сборник трудов VII международной конференции,- СПб, 2006,- Т. 3,- С. 177-182.

5. Фролов М.Е. Дифракция излучения на информационных элементах оптических цифровых дисков в рамках векторной теории // Прикладная оптика: Сборник трудов VII международной конференции. — СПб., 2006. — Т. 3. С. 264-269.

6. Василевский С.А. Империя DVD. — Москва: Леруша, 1999. — 79 с.

7. Боухьюз Г, Браат Дж, Хейсер А. Оптические дисковые системы: Пер. с англ. — Москва: Радио и Связь, 1991. — 280 с.

8. Bernacki В.Е, Mansuripur М. Causes of focus-error feedthrough in optical-disk systems: astigmatic and obscuration methods // Applied Optics. — 1994. Vol. 33. - P. 735-743.

9. Treves D., Bloomberg D.S. Signal, noise, and codes in optical memmories // Optical Engineering. 1986. - Vol. 25. - P. 881-891.

10. Towner Daved K. Scanning technique for optical data storage // Optical Mass Data Storage II: Proc. SPIE.— 1986. —Vol. 695, — P. 172-180.

11. Борн M., Вольф Э. Основы оптики: Пер. с англ. /Под ред. Г.П. Моту-левича. — 2-е, исправленное изд. — Москва: Наука, 1973. — 720 с.

12. Hopkins Н.Н. Diffraction theory of laser read-out systems for optical video discs // J. Opt. Soc. Am. 1979. - Vol. 69,- P. 4-24.

13. Dvd system software simulator / S.N. Bashkirov, A.F. Smirnov, A.V. Sidorov et al. // Joint International Symposium on Optical Memory and Optical Data Storage. — Honolulu (Hawaii), 2002. — P. 329-331.

14. Wolf Е. Electromagnetic diffraction in optical systems i. an integral representation of the image field // Proceedings of the Royal Society A. — 1959. Vol. 253. - P. 349-357.

15. Richards В., Wolf E. Electromagnetic diffraction in optical systems ii. structure of the image field in an aplanatic system // Proceedings of the Royal Society A. 1959.- Vol. 253. — P. 358-379.

16. Born M., Wolf E. Principles of Optics.— 7-th edition.— London: Cambridge University, 1999. — 952 p.

17. Taflove Allen, Hagness Susan C. Computational Electrodynamics: The Finite-Difference Time-Domain Method. — Boston: Artech House, 2005.— 1006 p.

18. Hopkins H.H. The airy disk formula for systems of high relative aperture // Proc. Phys. Soc. 1943,— Vol. 55. - P. 116-128.

19. Mansuripur M. Computer modelling of optical storage media and systems // Optical Data Storage. Proc SPIE. 1990. - Vol. 1316,- P. 70-80.

20. Mansuripur M. Certain computational aspects of vector diffraction problems // J. Opt. Soc. Am. A. 1989. - Vol. 6. - P. 786-805.

21. Mansuripur M. Distribution of light at and near the focus of high-numerical-aperture objectives // JOSA A. — 1986. Vol. 3. — P. 2086-2093.

22. Yeh Wei-Hung, Li Lifeng, Mansuripur M. Vector diffraction and polarization effects in an optical disk system // Applied Optics.— 1998,— Vol. 37. P. 6983-6988.

23. Cheng Xianfu , Huibo Jia, Duanyi Xu. Vector diffraction analysis of optical disk readout // Applied Optics. — 2000. — Vol. 253. — P. 6436-6440.

24. Lapchuk A.S., Kryuchin A.A., Klimenko V.A. Three dimensional vector diffraction analysis for optical disk // International Conference on Optical Storage, Imaging, and Transmission of Information. — Kiev, 1997. — Vol. 3055. P. 37-42.

25. Bricot C., Lehureau J.C. , Puech C. Optical readout of videodisc // IEEE Transactions on Consumer Electronics. — 1979. — Vol. 22. — P. 304-308.

26. Braat Joseph. Optics of recording and read-out in optical disk system // Japanese Journal of Applied Physics. — 1989. — Vol. 28. — P. 103-108.

27. Jipson V.B. , Williams C.C. Two-dimentional modelling of an optical disk readout // Applied Optics. — 1983. — Vol. 22. — P. 2202-2209.

28. High density recording by superresolution in an optical disk memmory system / Yutaka Yamanaka, Yutaka Hirose, Hiroaki Fujii, Keiichi Kubota // Applied Optics. — 1990. Vol. 29. - P. 3046-3051.

29. Родионов C.A. Автоматизация проектирования оптических систем. — Ленинград: Машиностроение, 1982. — 272 с.

30. Заказнов Н.П., Кирюшин С.И., Кузичев В.И. Теория оптических систем: Учебник для вузов. — Москва: Машиностроение, 1992. — 432 с.

31. Пахомов И.И., Цибуля А.Б. Расчет оптических систем лазерных приборов. — Москва: Радио и связь, 1986. — 150 с.

32. Мосягин Г.М., Немтинов В.В., Лебедев Е.Н. Теория оптико-электронных систем. — Москва: Машиностроение, 1990. — 431 с.

33. Бахвалов Н., Жидков Н., Кобельков Г. Численные методы.— Москва: Лаборатория Базовых Знаний, 2003. — 632 с.

34. Objective lens for blue laser optical pickup with numerical aperture of 0.9 / Kyu Takada, Hiroshi Hatano, Junji Hashimura et al. // Japanese Journal of Applied Physics. 2002. - Vol. 41. - P. 1838-1839.

35. Ежов Е.Г., Грейсух Г.И., Степанов C.A. Расчет комбинированных оптических головок для чтения и записи цифровых дисков нескольких форматов // Компьютерная оптика. — 2005. — Т. 27. — С. 29-31.

36. Ежов Е.Г. Расчет рефракционно-дифракционных объективов комбинированных устройств чтения/записи оптических дисков нескольких форматов // Прикладная оптика: Сборник трудов VII международной конференции, СПб., 2006,— Т. 3.- С. 269-273.

37. Ширанков А.Ф. Метод расчета объектива комбинированной для чтения и записи цифровых дисков cd- dvd формата // Вестник МГТУ имени Н.Э. Баумана. Приборостроение. — 2005. — Спец. выпуск. — С. 93-102.

38. Development of integrated small-form-factor optical pickup with blu-ray disc specification / Sung-Mook Kang, Jin-Eui Lee, Wan-Chin Kim et al. // Japanese Journal of Applied Physics. — 2006. — Vol. 45. — P. 6723-6729.

39. Blu-ray disc pickup head for dual layer / Tae Kyung Kim, Young Man Ahn, Seok Jung Kim et al. // Japanese Journal of Applied Physics.—2005. Vol. 44. - P. 3397-3401.

40. Ежов Е.Г. Рельефно-фазовые дифракционные элементы для комбинированных устройств чтения/записи оптических дисков нескольких форматов // Прикладная оптика: Сборник трудов VII международной конференции. СПб., 2006. - Т. 3. - С. 274-276.

41. High power alingan-based blue-violet laser diodes / O.H. Nam, K.H. Ha, H.Y. Ryu et al. // Proceedings of SPIE.- 2006.— Vol. 6133,— P. 61330N1-61330N9.

42. First-order alingan 405 nm distributed feedback laser diodes by current injection / Masui Shingo, Tsukayama Kazutaka, Yanamoto Tomoya et al. // Japanese Journal of Applied Physics. — 2006. — Vol. 45. — P. L749-L751.

43. Ezhov E.G. Design of combined pick-up optical heads // Applied Optics. —2006. — Vol. 45. P. 8040-8043.

44. Бобров C.T, Грейсух Г.И, Туркевич Ю.Г. Оптика дифракционных элементов и систем. — Ленинград: Машиностроение, 1986. — 223 с.

45. Balanis C.A. Advanced engineering electromagnetics. — New York: John Wiley & Sons, Inc., 1989.- 982 p.

46. Boivin A, Wolf E. Electromagnetic field in the neighborhood of the focus of a coherent beam // Physical Review.— 1965.— Vol. 138(6B).— P. B1561-B1565.

47. Multichannel digital optical disk memmory system / D.C. Kovalski, D.J. Curry, L.T. Klinger, G. Knight // Optical Engineering.— 1983.— Vol. 22. P. 464-472.

48. Diffractive Optics: Design, Fabrication, and Test / D.C. O'Shea, Thomas J. Suleski, Alan D. Kathman, Dennis W. Prather. — Bellingham: SPIE, 2003. — 260 p.

49. Delen N, Hooker B. Free-space beam propagation between arbitrarily oriented planes based on full diffraction thory: a fast Fourier transform approach // JOSA A. 1998. - Vol. 15. - P. 857-867.

50. Delen Nuri, Hooker Brian. Verification and comparison of a fast fourier transform-based full diffraction method for tilted and offset planes // Applied Optics. — 2001. — Vol. 40, no. 21.- P. 3525-3531.

51. Eide Hans A., Stamnes Jacob J. Exact and approximate solutions for focusing of two-dimentinal waves, ii. numerical comparison among exact, de-bye, and kirchoff theories // J. Opt. Soc. Am. A.— 1998.— Vol. 15.— P. 1292-1307.

52. Eide Hans A., Stamnes Jacob J. Exact and approximate solutions for focusing of two-dimentinal waves, iii. numerical comparison between and rayleigh-zommerfeld theories // J. Opt. Soc. Am. A. — 1998.— Vol. 15.— P. 1308-1319.

53. Fischer Robert E., Bijana Tadic. Optical Systems Design.— London: McGraw-Hill, 2000. 554 p.

54. Hatcher M. Design software: which package do you need? // Opto &; Laser Europe. 2003. - Vol. 8, no. 7. - P. 34-37.

55. A new flying optical head / K. Yasukawa, S. Yamaguchi, A. Murakami et al. // Japanese Journal of Applied Physics. — 1989. — Vol. 28. — P. 205-208.

56. Kant Rishi. An analytical solution of vector diffraction for focusing optical systems with seidel aberrations i. shperical aberration, curvature of field, and distorsion // Journal of Modern Optics. — 1993. — Vol. 40. — P. 2293-2310.

57. Kozlovsky W.J., Lenth W., Risk P.W. Compact blue lasers for optical recording applications // Optical Data Storage: Proc. SPIE. — 1990. — Vol. 1316.-P. 194-198.

58. Kuttner P. Design and testing of lenses for optical disk technology // Optical Engineering. — 1983. — Vol. 22. — P. 473-478.

59. Laikin M. Lens Design. — 3rd edition. — New York: Marcel Dekker, 2001. — 474 p.

60. Lee Wai-Hon. Holographic optical head for compact disk application // Optical Engineering. — 1989. — Vol. 28. — P. 650-653.

61. Mansuripur M. Analysis of astigmatic focusing and push-pull tracking error signals in magnetooptical disk systems // Applied Optics.— 1987.— Vol. 26. P. 3981-3989.

62. Maschmeyer Richard O. Optical performance of molded-glass lenses for optical memmory application // Optical Engineering and Diffraction Phenomena. 1986. — Vol. 679. — P. 49-56.

63. Ono Yuzo, Kiruma Yasuo, Nishida Nobuo. Computer generated holographic optical elements for optical disk memmory read and write heads // Holographic Optics and Computer Generated: Proc. SPIE. — 1988.— Vol. 1052. — P. 150-157.

64. Rosmalen G.E. Flating-lens actuator // Japanese Journal of Applied Physics. 1987. - Vol. 26. - P. 195-197.

65. Sheppard C.J.R. Aberrations in high aperture optical systems // Optik.— 1997. — Vol. 105.- P. 29-33.

66. Smith Warren. Modern Lens Design. — 2nd edition. — Boston: McGraw-Hill, 2004. 471 p.

67. Stamnes Jakob J., Heier Halvor. Scalar and electromagnetic diffraction point-spread functions // Applied Optics. — 1998. — Vol. 37. — P. 3612-3622.

68. Finite-difference time-domain modeling of curved surfaces / T.G. Jurgens, A. Taflove, K. Umashankar, T.G. Moore // IEEE Transactions on Antennas and Propagation. — 1992. — Vol. 40. — P. 357-366.

69. Гудмен Дж. Введение в Фурье оптику. — Москва: Мир, 1970. — 364 с.

70. Джеррард А., Бёрч Дж.М. Введение в матричную оптику /Под ред. В.В. Коробкина. — Москва: Мир, 1978. — 344 с.

71. Зверев В.А. Радиооптика. — Москва: Советское Радио, 1975. — 304 с.

72. Лисицина Н.В., Рожков О.В., Ширанков А.Ф. Влияние марки стекла объектива на основные характеристики комбинированной cd/dvd/bd оптической головки // Прикладная оптика: Сборник трудов VII международной конференции. — 2006. — Т. 1. — С. 302-305.

73. Мандель Л., Вольф Э. Оптическая когерентность и квантовая оптика: Пер.с англ. — Москва: Физматлит, 2000. — 895 с.

74. Пахомов И.И. Расчет преобразования лазерного пучка в оптических системах. М.: МВТУ, 1984. — 54 с. — 54 с.

75. Родионов С.А. Основы оптики. Конспект лекций. — СПб: СПб ГИТМО (ТУ), 2000,- 167 с.

76. Методы компьютерной оптики /Под ред. В.А. Сойфера.— Москва: ФИЗМАТЛИТ, 2003. 668 с.