近场扫描光学显微技术与高密度光存储

OPT OpenIR > 中国科学院西安光学精密机械研究所(2010年前)

	近场扫描光学显微技术与高密度光存储
	冯晓强
学位类型	博士
导师	侯洵
	2004
学位授予单位	中国科学院西安光学精密机械研究所.
学位专业	光学
关键词	近场扫描光学显微术切变力光纤探针压电效应光存储聚焦伺服四象限探测器固体浸没透镜气浮
摘要	随着科学技术进一步向微观尺度发展，在单分子荧光光谱、量子材料的超快现象等研究领域中，不但要求具有很高的时间分辨率，同时要求具有很高的空间分辨率。近场扫描光学显微镜突破了光学衍射极限的限制，可获得纳米尺度光学分辨率，为纳米尺度结构与光谱性能的研究提供了有力的工具。本文首先对近场扫描光学显微装置的光纤探针制作和探针到样品近场距离控制等关键技术进行了研究。在光纤探针制作中，采用了HF酸腐蚀单模光纤的方法制作了光纤探针，在光纤探针末端形成了用于近场光学扫描的纳米尺度光阑。在近场距离控制的研究中，采用高频率精度的直接数字合成技术以及高灵敏度双压电陶瓷片，研制了近场距离检测传感器，结合切变力的非光学探测方法和传感器探测到的探针一样品距离信息，实现了探针一样品间距的检测和控制。近场距离控制的执行单元为三维压电扫描管，用于实现三维纳米精度的扫描，并用计算机采集样品近场形貌信息和光学信息，得到样品近场形貌图和光学图。近场光学技术不仅突破了衍射极限的限制，而且为亚波长级空间分辨率的超高密度光存储方法提供了近场光存储的思路。采用近场扫描光学显微装置，对光致变色材料细菌视紫红质的近场光存储特性进行了研究，对细菌视紫红质膜进行了写、读操作，实现了细菌视紫红质近场光存储。采用短波长激光光源是实现高密度光存储的一种有效途径，但是对聚焦伺服系统提出了更高的要求。为了保证存取信息所用的激光束准确地聚焦在记录介质表面上，研制了精密自动调焦系统，该系统利用像散透镜和四象限探测器实现了焦点到存储介质表面的距离探测，并形成聚焦误差信号，再利用聚焦误差信号对物镜和存储介质之间的距离进行比例一积分修正，从而确保光盘转动时激光束准确地聚焦在介质表面上。实验中采用532nm绿光光源和CD一R认／可擦写相变光盘，得到了约500nm的光存储线宽。另一种高密度光存储的方法是采用固体浸没透镜获得亚波长级光斑来实现的。由于采用高折射率材料制成的固体浸没透镜，既能达到近场光学分辨率，又能使光能量得到加强，而且读写速度快，存储密度大，是最可能实用化的近场光存储方法。但是，固体浸没透镜光存储系统必须解决精密聚焦伺服问题和动态飞行高度控制问题。本文采用以CXA1372为核心的模拟一数字混合电路，在光盘静态时将光束经过固体浸没透镜聚焦于CD-RW相变光盘表面，得到了约450nm的记录线宽。对于固体浸没透镜动态飞行高度的控制，采用弹性悬臂将固体浸没透镜加载到转盘表面上，根据转盘以不同速度转动时固体浸没透镜可以悬浮在不同的高度，来实现固体浸没透镜飞行高度的控制。该控制系统采用电容法测量其飞行高度，并将高度信息输入计算机，与预先设定的飞行高度作比较，根据比较结果调整转盘速度，可以动态地将固体浸没透镜下底面控制在距高速转动的转盘表面150～6O0nm范围内的设定高度上，实现了固体浸没透镜飞行高度的精确控制。
学科领域	光学
页数	127
语种	中文
文献类型	学位论文
条目标识符	http://ir.opt.ac.cn/handle/181661/12490
专题	中国科学院西安光学精密机械研究所(2010年前)
推荐引用方式 GB/T 7714	冯晓强. 近场扫描光学显微技术与高密度光存储[D]. 中国科学院西安光学精密机械研究所.,2004.

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