深亚微米光记录测试仪

　　随着亚微米、深亚微米及纳米材料的不断发展,对此材料的记录和探测显得越来越重要了.对目前发展的光盘记录材料而言,已从CD记录向HD-DVD记录发展,记录点从1μm缩小到了0.2μm以下,材料的记录特性变化(如瞬时、快速地探测)对测试设备提出了更高的要求.我们研制的基于高密度光盘材料测试仪,也适用于某些光记录材料的测量.其波长短,数值孔镜大,记录光点小,并附有实时记录光斑观察和测量处理系统,是深亚微米光记录材料研究的有效工具.

　　1　实验装置与光路图

　　测试仪由4部分组成:①半导体激光器及其光学器件;②光电接收及其电子学系统;③成像及观察系统;④计算机控制及其数据处理.其光路如图1所示.

　　由半导体激光器(Laser)为光源的装置,其体积小,并能直接调制激光器的输出功率和脉宽,是理想的测试光源.当它的输出波长为650 nm时,其最大输出功率为50 mW,最小输出脉宽为20 ns;在它的输出波长是410 nm时,其最大输出功率为30 mW,最小输出脉宽是50 ns.当激光束通过准直镜(L3)输出一束平行光后,须通过一个校正棱镜(P1)使其输出的椭圆平行光束变成圆平行光.在线偏振光通过偏振分束镜(BS)和偏振旋转元件(P0,如1/4波片)后,将产生的圆偏振光,经一个反射镜(M2)入射至物镜(L5)汇聚,直接对样品台(T1)上的材料进行小光斑记录和探测.记录和探测的样品一般反映了反射率的变化,例如热烧蚀、热变形材料或相变材料等.反射回来的圆偏振光再次通过1/4波片(P0)时,又将变成线偏振光,但方向旋转了90°,于是光束在经过偏振分束镜(BS)时将全反射,并经过汇聚透镜(L4)直

接入射到探测器(D2)上,探测器接受到的反射率变化将由计算机处理. L2是照明光路,通过反射镜(M1)对样品照明.无限远成像的CCD接收系统(D1)是实时观察的重要组成部分,它不仅对准确地进行调焦

及对准带来方便,而且通过光学系统(L1)放大、定标,可进行记录光斑大小和形貌的实时数据处理.在本设置中,根据不同汇聚物镜(L5)的使用,其放大倍数可达2万倍以上(这里包括了摄像机到监示器屏幕的放大率).装置如图2所示.

　　汇聚物镜(L5)可以根据不同的要求替换,表1是可替换的透镜性能.

　　这里“0.8+相位板”的汇聚物镜中,相位板是利用离子刻蚀的方法,在一块玻璃平板上刻蚀一组凹带环与非凹带环组成,它们之间产生的半波光程差聚焦后,沿径向实现其边缘相消,使光斑变小[1].“0.9+固体浸没透镜”则是由数值孔径为0.9的长工作距离物镜和一高折射率、高曲率半径的半球透镜组成,其组合数值孔径为1.5左右[2].

　　2　测试仪器的调整与定标