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Optical Design of Gradient-Index Objective for Optical Pickup

광 Pickup 용 Gradient-Index 대물렌즈 설계

  • Park, In-Kyu (Department of Laser and Optical Information Engineering, Cheongju University) ;
  • Lee, Jong-Ung (Department of Laser and Optical Information Engineering, Cheongju University)
  • 박인규 (청주대학교 레이저광정보공학과) ;
  • 이종웅 (청주대학교 레이저광정보공학과)
  • Published : 2007.08.25

Abstract

High NA objective design by using SELFOC materials was studied, and two kinds of objective for optical pick-up were designed. The SELFOC materials have radial gradient index distribution, and it gives additional degree of freedom in optical design. Therefore, we expect that optical design of high NA objective without aspheric surface will be possible. In this study, the variation of ms spot diameter was investigated as a function of quadratic constant and refractive index on axis for various combinations of axial thickness and entrance pupil diameter. For the survey, Code V was used for optimization and evaluation of the objective lenses. The result suggested that larger quadratic constant and higher refractive index on axis could give us better imaging performance for all combinations of axial thickness and pupil diameter. Based on the survey, we designed high NA objectives for DVR. There were two kinds of design solution consisting two spherical SELFOC lenses. The solution I had positive-positive lens configuration with short over-all-length, but it had poor off-axial performance compared with the solution II. The solution II had negative-positive lens configuration with good off-axial imaging performance. But the solution II had some disadvantages, long over-all-length and large diameter of the second lens.

SELFOC 소재를 사용하여 높은 수치구경을 가지는 광픽업용 대물렌즈를 설계하였다. SELFOC 소재는 radial gradient-index 분포를 가지며, 이것은 설계에 추가적인 자유도를 제공하므로, 비구면이 아닌 구면만으로 높은 수치구경의 대물렌즈의 설계가 가능하다. 이 연구에서는 quadratic constant와 광축의 굴절률, 광축 두께, 입사동 직경을 변화시키며 rms 스폿 직경 변화를 조사하였으며, Code V를 사용하여 대물렌즈의 최적화와 결상특성을 평가하였다. 이 분석에서는 quadratic constant와 광축의 굴절률이 클수록, 렌즈가 두꺼워질수록, 입사동 직경은 작을수록 더 좋은 특성을 보임을 알 수 있었다. 이 결과를 바탕으로 2매의 구면 SELFOC 렌즈로 구성된 높은 NA의 DVR용 대물렌즈를 설계하였으며, 2가지 형태의 해 Solution I, II가 존재하였다 Solution I은 두 매 모두 양의 굴절능을 가지며 compact한 광학계를 구성하지만, 비축 수차 보정이 Solution II에 비해 부족하였다. Solution II는 음-양의 굴절능으로 조합된 광학계로 비축 수차가 비교적 잘 보정되었지만, 광학계의 전장길이가 길고 렌즈의 직경이 커지는 문제점이 있었다.

Keywords

References

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