• 沒有找到結果。

應用於高密度光儲存系統讀取信號之模擬

N/A
N/A
Protected

Academic year: 2021

Share "應用於高密度光儲存系統讀取信號之模擬"

Copied!
99
0
0

加載中.... (立即查看全文)

全文

(1)

光電工程研究所

碩士論文

應用於高密度光儲存系統讀取信號之模擬

Optical Readout Waveforms Simulation in 

High Density Optical Storage System 

研 究 生: 高維樑

指導教授: 田仲豪 博士

中華民國九十五年七月

(2)

應用於高密度光儲存系統讀取信號之模擬

Optical Readout Waveforms Simulation in 

High Density Optical Storage System 

研 究 生: 高維樑      Student: Wei‐Liang Kao

指導教授: 田仲豪      Advisor: Dr. Chung‐Hao Tien 

國立交通大學 電機學院

光電工程研究所

碩士論文

A Thesis 

Submitted to Institute of Electro‐Optical Engineering 

College of Electrical Engineering and Computer Science 

National Chiao‐Tung University 

in Partial Fulfillment of the Requirements 

for the Degree of 

Master 

In 

Electro‐Optical Engineering 

 

June 2006   

 

Hsin‐Chu, Taiwan, Republic of China 

中華民國九十五年七月

(3)

應用於高密度光儲存系統讀取信號之模擬

研究生: 高維樑

指導教授: 田仲豪博士

國立交通大學 光電工程研究所

摘要

隨著對於儲存容量需求的增加,光儲存系統採用較短的波長以及較高的數值 孔徑的物鏡,來達成此一目的。但當較高數值孔徑的物鏡被採用時,光的向量繞 射特性就應該納入考量。因此,本論文提出了一個結合了「光追跡」與「向量繞 射」優點的光學讀取頭模型,不但可以節省計算時間,亦可以達到相當的準確度。 基於先前所提出的光學讀取頭模型,並以DVD+R/RW為例,成功地模擬出 其讀取信號(RF signal)、聚焦伺服信號(FES)以及尋軌伺服信號(TES),並與規格 書的標準做比較,以驗證模擬結果的可靠度。此外,本論文也對DVD+R/RW系 統,進行公差分析(Tolerance analysis),其中包含傾斜(Tilt)公差與失焦(Defocus) 公差,並與實驗結果作比較,討論公差對於讀出信號及伺服信號的影響。最後, 本 論 文 討 論 了 一 種 在 可 寫 入 及 可 覆 寫 式 系 統 中 常 見 的 現 象 - 饋 通 現 象 (Feedthrough)。此現象主要是發生在碟機尋軌時,由於碟片上的溝軌結構 (Groove structure)使得聚焦伺服信號會隨著尋軌伺服信號變動的一種干擾 (Crosstalk)。此現象會影響聚焦伺服的穩定度,在本論文中會討論其成因以及 影響其變化的因素。 可以藉由本論文所提出的光學讀取頭模型的模擬分析,用來在先前設計的步 驟當中,發現可能的問題,以期能在發現問題的初步,就能夠找出可能原因,進 一步提出解決方案。亦可用於當在碟機系統中發現問題時,將其與以往的模擬結 果作比對,以反向推導的方式找出問題可能的原因。

(4)

Optical Readout Waveforms Simulation in 

High Density Optical Storage System 

  Student: Wei‐Liang Kao      Advisor: Chung‐Hao Tien   

Institute of Electro‐Optical Engineering 

National Chiao Tung University 

 

Abstract 

As  the  coming  of  the  tera‐era,  the  demand  for  the  storage  capacity  is  increasing.  It  is  known  that  the  storage  capacity  is  governed  by  the  ratio  of  wavelength  (λ)  of  the  laser  diode  and  the  numerical  aperture  (NA)  of  the  objective lens. Therefore, the optical data storage system is developed toward  a shorter wavelength and a higher NA. When the NA of the objective lens is  higher than 0.6, the vector nature of light will play an important role during  readout  process.  The  optical  model  combined  the  advantages  of  the  ray‐tracing  and  vector  diffraction  is  proposed  to  achieve  a  faster  calculation  and still maintain the reliability.   

        Based  on  the  proposed  model,  the  RF  signal  and  servo  signals  including  the  focus  error  signal  (FES)  and  tracking  error  signals  (TES)  are  demonstrated  and  successfully  verified  with  the  specification  under  DVD+R/RW  system.  Moreover,  the  tolerance  analysis  of  DVD+R/RW  system  is accomplished. The tilt and defocus effect are simulated and compared with  the  experimental  results  to  show  how  the  tolerance  affect  the  readout  and 

(5)

servo signals. Finally, this thesis discusses a phenomenon which will happen  especially  in  the  recordable  and  re‐writable  systems called  feedthrough.  The  feedthrough  effect  is  caused  by  the  groove  structures  on  the  recordable  disc  and  lead  to  a  variation  in  focus  error  signal  with  the  tracking  error  signal  during  track  seeking  process.  The  feedthrough  effect  will  deteriorated  the  performance  of  the  focus  servo  and  the  origin  and  the  factors  that  influence  feedthrough are discussed. 

   

(6)

Acknowledgement 

During my graduate life, I am especially grateful to Professor Chung‐Hao  Tien,  who  gave  me  many  valuable  advises  in  research  and  English  presentation  skills.  Professor  Tien  provides  an  excellent  environment  for  me  and let me finish my graduate diploma smoothly. 

        My  classmates,  Yen‐Hsing  Lu,  Che‐Jen  Lin,  Ming‐Jing  Chien,  Chien‐Hsiang  Hung  and  Pi‐Ju  Cheng,  have  accompanied  me  for  these  two  years and made my graduate life colorful and full of joy. The junior classmates,  Shih‐Wei  Ying,  Yuan‐Jung  Yao,  Tzu‐Hsiang  Lan,  Shun‐Ting  Hsiao,  and  Cho‐Chih Chen, also help me a lot in study and bring me a nice memory in  my  last  graduate  year.  Besides,  special  thanks  to  the  other  classmates  in  Rm.601 form the warm and happy ambiance for me as well. Moreover, Paul,  the French international student, gives me a fresh and nice experience about  France. I also want to show my appreciation to Yen‐Chih Lee and Wen‐Chun  Feng, who help me a lot in experiment and give me many useful suggestions  about my thesis.          Finally, but essentially, I owe to my parents, grandparents, aunts and my  family  successful  completion  of  my  study.  They  support  me  with  all  their  heart to let me complete my study without the fear of disturbance in the rear.  Without my family, I could not be what I am today. 

      Wei‐Liang Vic Kao  July, 2006 

(7)

Table of Contents 

Abstract (Chinese) ‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐ i  Abstract  (English)  ‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐  ii  Acknowledgement  ‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐iv  Table of Contents ‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐ v  Figure Captions ‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐ vii  List of Tables ‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐ xii 

 

 

Chapter 1 Introduction ‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐ 1 

1.1  Motivation‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐  1  1.2 Objectives ‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐ 4  1.3 Organization ‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐ 5 

 

 

Chapter 2 Principles and Literature Review ‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐ 6 

2.1 Scalar and Vector Diffraction Theory ‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐ 6  2.1.1 Scalar Diffraction Theory ‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐ 7  2.1.2 Vector Diffraction Theory ‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐ 12  2.1.3 Comparison ‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐ 15  2.2 The Babinet Principle ‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐ 19  2.2.1 Mathematical Formulation and Physical Description ‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐ 19  2.2.2 Generating the Readout, Servo, and Cross‐talk ‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐ 22  2.2.3 Applications of the Babinet principle ‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐ 25  2.2.4 Summary ‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐ 27  2.3 Servo mechanisms ‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐ 28  2.3.1 Focus Servo ‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐ 29  2.3.2 Tracking Servo ‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐ 30  2.3.3 Servo Implementation Challenges ‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐ 32  2.4 Summary ‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐ 34     

Chapter 3 Simulation Model ‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐ 35 

3.1 Simulation Description ‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐ 35  3.1.1 Readout Model ‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐ 38  3.1.2  Parameters  ‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐ 39  3.1.3 Simulation Tool ‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐ 40  3.2 System Construction ‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐ 41 

(8)

3.3 Tolerance Issues ‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐ 45  3.3.1 Tilt Effects ‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐ 45  3.3.2 Defocus Effects ‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐ 47  3.4 Jitter Analysis ‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐ 49  3.5 Summary ‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐ 51     

Chapter 4 Simulation Results ‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐ 52 

4.1 Results 1 – Readout Waveforms ‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐ 52  4.2 Results 2 – Servo Signals: FES & TES ‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐ 58  4.3 Results 3 – Tolerance Analysis ‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐ 64  4.2.1 Tilt ‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐ 64  4.2.2 Defocus ‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐ 68  4.3 Results 4 – Feedthrough: the crosstalk between TES & FES ‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐ 71  4.4 Summary ‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐ 79     

Chapter 5 Conclusion and Future Works ‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐ 80 

6.1 Conclusion ‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐ 80  6.2 Future Works ‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐ 82     

Reference ‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐ 84

                                         

(9)

Figure Captions 

Chapter 1 Introduction 

1.1 Motivation  Fig. 1.1‐1 A diagram of the light paths for the CD, DVD and DVR system and        electron microscope photographs of the information pits of the three    systems  ‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐  1   

Chapter 2 Principles and Literature Review 

2.1 Scalar and Vector Diffraction Theory    Fig. 2.1‐1 Diffraction geometry ‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐ 7  Fig. 2.1‐2 A linearly polarized beam is brought to focus by a lens ‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐ 13  Fig. 2.1‐3 An x‐polarized Gaussian beam is focused by a lens with NA=0.45, and        observe the intensity distribution of X‐, Y‐, and Z‐polarization (from  the left to the right) on the focal plane. The calculation method is (a)    vector diffraction theory, and (b) scalar diffraction theory    ‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐  16  Fig. 2.1‐4 An x‐polarized Gaussian beam is focused by a lens with NA=0.85, and  observe the intensity distribution of X‐, Y‐, and Z‐polarization (from  the left to the right) on the focal plane. The calculation method is (a)    vector diffraction theory, and (b) scalar diffraction theory. --- 17  2.2 The Babinet Principle    Fig. 2.2‐1 Light is focused on the disc and formed a reflected field  . The  reflected field diffracts to form a field    at the pupil of the    ( , ) T U x y ~ ( ', ') T U x y objective lens ‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐ 19  Fig. 2.2‐2 Track layout of the disc ‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐ 21 

(10)

Fig.  2.2‐3  The  Babinet  principle  used  to  decompose  the  signal  reflected  by  the  optical disc ‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐ 22  Fig. 2.2‐4 Different combinations of the reflection terms generate the servo signal,  and two types of crosstalk ‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐ 23  2.3 Servo mechanisms    Fig. 2.3‐1 Schematic diagram of pick‐up head with focus servo and tracking servo        ‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐  28 

Fig. 2.3-2 Astigmatism focus error method --- 29 

Fig. 2.3‐3 The push‐pull tracking method ‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐ 31 

Chapter 3 Simulation Model   

3.1 Simulation Description  Fig. 3.1‐1 The configuration of the simulated DVD system ‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐ 36  Fig. 3.1‐2 The unfolded optical path of the simulation model ‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐ 37  (a) The incident optical path  (b) the reflected optical path.  Fig. 3.1‐3 Schematic diagram of the superposition of the sequential marks ‐‐‐‐‐ 38  3.2 System Construction    Fig. 3.2‐1 Transformation from distance to angle ‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐ 41  Fig. 3.2‐2 The comparison of simulated results and the specifications of the laser  diode ‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐ 42 

Fig. 3.2-3 The comparisons of the rim intensities between the simulation and the real case

--- 43

(11)

3.3 Tolerance Issues    Fig. 3.3‐1 The focused spot with coma aberration of ‐1λ ‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐ 45  Fig. 3.3‐2 The focused spot with (a) spherical, and (b) defocus aberration    ‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐  47  Fig. 3.3‐3 The relationship between the FES and the plot of Jitter vs. Defocus ‐‐ 48  3.4 Jitter Analysis  Fig. 3.4‐1 Time interval analysis and the definition of jitter ‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐ 49  Fig. 3.4‐2 Window occupation method ‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐ 50 

Chapter 4 Simulation Results   

4.1 Results 1 – Readout Waveforms    Fig. 4.1‐1 The readout signals of the isolated marks from 3T to 14T (without 12T  & 13T) ‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐ 53  Fig. 4.1‐2 The simulation result of the readout signal (eyepattern) ‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐ 54  Fig. 4.1‐3 The real case of the readout signal (eyepattern) ‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐ 55  Fig. 4.1‐4 Readout signals from spaces and marks ‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐ 55  4.2 Results 2 – Servo Signals: FES & TES  Fig. 4.2‐1 The astigmatism method and the intensity distributions at position ‐‐ 59  (a) M (too‐near)  (b) P (in‐focus)  (c) N (too‐far)  Fig. 4.2‐2 The comparison of the FES between the simulation result and the real  case ‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐ 60  Fig. 4.2‐3 The relationship between the FES and the sum signal on the    photo‐detector ‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐ 62  (a) the simulation result    (b) the signals from oscillator 

(12)

4.3 Results 3 – Tolerance Analysis    Fig. 4.3‐1 The RF signal with radial tilt of 1.5° --- 64  Fig. 4.3‐2 The tilt effect upon the RF signal with different tilt angles ‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐ 65  (a) 0°  (b) 10’  (c) 20’  (d) 30’  Fig. 4.3‐3 The relationship between the radial tilt and the jitter value and the RF  amplitude  ‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐  66  Fig. 4.3‐4 The influence of the radial and tangential tilt on the jitter (DVD+R disc)  ‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐  67  Fig. 4.3‐5 The linear range of the FES and the three cross‐sections of the intensity  distributions at A. too‐near, B. in‐focus, and C. too‐far positions ‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐ 68  Fig. 4.3‐6 The simulated jitter value as a function of the defocus distance ‐‐‐‐‐‐‐‐ 70  Fig. 4.3‐7 The experimental jitter value as a function of the defocus distance ‐‐‐ 70  4.4 Results 4 – The Crosstalk between FES & TES: Feedthrough 

Fig.  4.4‐1  The  astigmatism  focus  servo  method  and  the  layout  of  the  track 

direction and photo‐detector ‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐ 71  Fig. 4.4‐2 The diffraction of the incident wave by the groove structure on the disc  ‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐  72  Fig. 4.4‐3 The FES and TES of the ideal ODS system with an aberration‐free          objective  lens  ‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐  73  Fig. 4.4‐4 The FES and TES of the ODS system with an objective lens of 0.25λ coma aberration ‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐ 75  Fig. 4.4‐5 The FES and TES of the ODS system with an objective lens of 0.25λ    astigmatism aberration ‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐ 76  Fig. 4.4‐6 The comparison of the false FES (feedthrough) with different    conditions  ‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐  76  Fig. 4.4‐7 The simulated intensity distributions and the contour plots on the          photo‐detector ‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐ 77  (a) the ideal case    (b) at the land center  (c) at the groove center   

(13)

Chapter 5 Conclusion and Future Works 

5.2 Future Works  Fig. 5.2‐1 Blu‐ray disc technology ‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐ 82                                                                 

(14)

List of Tables 

Chapter 2

 

Table  2.1  The  polarization  of  the  emergent  beam  is  E1,  and  the  original 

polarization  is  E0  under  the  assumption  of  lossless  refraction 

‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐  14 

Table  2.2  Maximum  intensities  along  x‐,  y‐,  and  z‐direction  and  their  compare      

sons  ‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐  18 

Table 2.3 The diffraction terms resulting from the Babinet decomposition ‐‐‐‐‐‐ 25  Table  2.4  The  relationships  between  the  different  disc  formats  and  the  tracking 

schemes ‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐ 32 

Chapter 3 

Table 3.1 Parameters of the DVD+R/RW System ‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐ 39 

Chapter 4 

Table 4.1 The comparison of the requirements between real and simulation    results  ‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐  56  Table 4.2 The comparison of linear ranges ‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐ 61         

(15)

Chapter 1 

Introduction 

1.1 Motivation 

As  the  coming  of  the  tera‐era,  the  demand  of  the  recording  capacity  is  increasing. The areal density is governed by the numerical aperture (NA) and  the wavelength (λ) of the optical pick‐up head (PUH). An optical data storage  (ODS)  system  is  developed  toward  a  shorter  wavelength  laser  diode  and  a  higher numerical aperture objective lens, where the focused spot diameter is  proportional to λ/NA, to achieve a higher areal density, as shown in Fig. 1.1‐1.   

 

 

Fig. 1.1‐1 A diagram of the light paths for the CD, DVD and DVR system and 

electron  microscope  photographs  of  the  information  pits  of  the  three  systems[1]

The  optics  of  the  ODS  system  including  the  fundamental  principles  of  each  optical  component,  disk  recording  are  introduced  in  many  literatures. 

(16)

[2][3][4]  These  theories  describe  the  propagation  of  the  light  in  the  optical 

pick‐up  head,  the  interaction  between  the  light  and  the  media  and  the  extraction  of  the  readout  and  servo  signals  from  the  photo‐detectors.  The  literatures in this field primarily based on the geometry optics and the scalar  diffraction  theory  proven  to  successfully  characterize  most  of  the  observed  phenomena. 

When NA of the objective lens is higher than 0.6, the vector nature of the  light  field  plays  an  important  role  in  the  optical  readout  process.  The  vector  diffraction  is  needed  to  accurately  model  the  interaction  between  the  polarized  light  and  the  storage  media.  Because  the  calculation  of  the  model  based on vector diffraction theory is concerning with the interaction between  the  polarization  of  the  light  and  the  optical  components,  the  cost  of  such  model  is  extensive  computation  resources,  such  as  the  long  computing  time  and  the  large  memory  capacity.  Notwithstanding,  to  attaining  acceptable  levels  of  performance  and  reliability  in  the  oncoming  high‐NA  optical  data  storage system, the simulation model based on the vector diffraction theory is  indispensable and has been proposed by many research groups.[5]   

The  compromising  method  is  combining  the  ray‐tracing  and  the  vector  diffraction model. The beam is traced through the entrance pupil of the ODS  system, the objective lens, working distance and the disc substrate to the focal  point.  Near  the  focus  the  rays  are  transformed  to  the  diffraction  calculation.  After  reflected  from  the  disc,  the  beam  propagates  a  distance  to  a  region  where the ray‐tracing is valid once again. 

A typical method to model the diffraction effect from the optical disc is to  use  a  mark  structure  described  by  the  Fourier  series  expansion  in  two 

(17)

dimensions  or  by  the  fast  Fourier  transform  algorithm.  These  methods  can  accurately estimate the optical phenomena in the optical data storage system,  but have a less insight into the physics of the signal generation. 

  A  different  method  called  the  Babinet  principle  which  is  based  on  the  decomposition  of  the  returning  beam  from  a  simplified  disc  structure  is  introduced to provide a physical insight into the diffraction mechanism of the  optical  readout  system.[6]  The  Babinet  principle  is  adopted  in  the  proposed 

model to decompose the reflected light from the information layer of the disc  into separate components that compose of the data signal, servo signals, and  crosstalk  so  that  the  insight  into  the  origin  and  the  characteristics  of  various  signals can be comprehended.                             

(18)

1.2 Objectives 

Based  on  the  Babinet  principle  and  the  vector  diffraction  theory,  the  objectives  of  this  thesis  are  to  simulate  the  readout  signal  and  the  servo  signals  including  focus‐error  signal  (FES)  and  tracking‐error  signal  (TES)  in  the  first  stage.  These  signals  are  quantitatively  compared  with  the  specification requirements to verify the validity of the results. 

  In the following stage, the tolerance analysis including tilt and defocus  of  the  key  components  are  analyzed.  Furthermore,  tolerance  experiments  based on the DVD‐system will be implemented to verify the proposed model  and demonstrate the feasibility. 

In  the  final  stage,  the  effect  of  feedthrough,  the  interaction  between  the  two  servo  signals,  are  introduced  and  the  discussion  of  the  causes  and  the  influence on the servo signals are presented.                       

(19)

1.3 Organization of This Dissertation 

This  thesis  is  organized  as  following:  the  basic  principles  and  the  prior  studies  utilized  for  constructing  the  model  is  reviewed  in  Chapter  2.  In 

Chapter 3, the simulation model and system configuration are proposed and 

described.  The  simulation  results  including  the  readout  signal,  the  servo  signals, the tolerance analysis, and the effect of feedthrough is demonstrated  and discussed in Chapter 4. The conclusion and the future works are given in 

(20)

Chapter 2 

Principles and Literature Review 

In  Chapter  2,  the  theories  of  the  scalar  and  vector  diffraction  in  the  optical  date  storage  system  and  the  preliminary  principles  of  decomposing  the  light  reflected  from  the  disc  structure  are  reviewed;  moreover,  the  fundamentals of the servo mechanism is described at the end of Chapter 2. 

2.1 Scalar and Vector Diffraction Theory 

Scalar diffraction theory is employed in the analysis, when the following  two conditions are satisfied: (1) the NA is lower than 0.6; (2) the size of details  on  the  disc  are  larger  than  the  magnitude  of  the  light  wavelength  (λ)  employed.  Because  the  bending  of  the  rays  by  the  focusing  element  is  fairly  small, the electromagnetic fields before and after the element to have a more  or less the same orientations. However, when the optical system with a severe  bending  of  the  light  rays,  such  as  a  high‐NA  system,  is  adopted,  the  polarization effects of the light should be significant. The applicability of the  scalar  diffraction  theory  is  based  on  the  easy  evaluation  by  the  method  of  stationary  phase  approximation.  In  the  stationary  phase  approximation,  the  plane wave spectrum of the convergent beam at the exit pupil is equivalent to  the  light  amplitude  distribution  at  that  pupil;  therefore,  each  geometric  ray  represents one plane wave of the spectrum. 

(21)

2.1.1 Scalar Diffraction Theory [7] The Huygens‐Fesnel principle can be written      ξ η ξ λ =

∫ ∫

201 ( , ) ( , ) jkr z e U x y U d d j Σ r01 η (2.1-1)

y

x

z

r

01

P

0

P

1

ξ 

λ 

z = Z 

z = 0 

η 

  Fig. 2.1‐1 Diffraction geometry   

where  the  distance  r01  is  given  by  r01 = (x−ξ)2+(y−η)2+z .  As  shown  in 2

Fig. 2.2‐1, the diffraction aperture lies in the (ξ,η) plane, and is illuminated in  the positive z direction. By the paraxial assumptions, (2.1‐1) becomes      π ξ η λ ξ η λ ∞ + ⎣ ⎦ −∞ =

∫ ∫

     ( )    (2 )  2 ( , )   ( , )     jkz j x y z e U x y U e d d j z ξ η      (2.1‐1)    and another form of (2.1‐1) is      π π ξ η π ξ η λ ξ η λ λ ξ λ ∞ + + − −∞ ⎡ ⎤ = ⎣ ⎦

∫ ∫

2 2 2 2 2 ( )    (        )    (        ) ( , )   ( , )        jkz j x y j j x y z z z e U x y e U e e d d j z η +         (2.1‐2)   

(22)

which  is  the  Fourier  transform  of  the  product  of  the  complex  field  and  a  quadratic phase term. (2.1‐1) and (2.1‐2) is the Fresnel diffraction (Near field)  integral. If the phase term in the brackets of (2.1‐1) approaches unity, i.e.            π ξ η λ

π ξ η

λ

λ

+ ≈ ⇒ + << >> 2 2 2    (         ) 2 2 max 1        ( ) 1       z j z D e o z r     where the D represents the maximum dimension of the aperture, the observed  field is the Fourier transform of the aperture.    π π ξ η λ ξ η λ λ ∞ + − + −∞ =    (  2 2  )

∫ ∫

2  (     ) ( , )     ( , )    jkz j x y j x y z z e U x y e U e d d j z ξ η      (2.1‐3)    This is the Fraunhofer (Far field) diffraction integral where  λ = x u zv= yλz

Except  the  phase  factor  preceding  the  integral,  this  expression  is  simply  the  Fourier transform of the aperture.   

{

}

λ λ ξ η = = = ∗ , ( , ) ( , ) | x y u v z z U x y C F U       (2.1‐4)    where  π λ λ + =    (  2 2) jkz j x y z e C e j z     and F represents the Fourier transform operation.  There  is  an  analogue  method  to  determine  the  diffraction  patterns  after  propagating through a distance called the angular spectrum of plane waves.  Any  complex  amplitude  distribution  of  the  light  can  be  decomposed  into  a  spectrum of plane waves. The plane waves travel in different directions across  the  system,  and  then  are  superimposed  to  form  a  diffraction  pattern  at  the  destination plane.   

(23)

In  the  ODS  system,  the  light  source  is  the  laser  diode  which  has  a  Gaussian complex amplitude distribution. The following of this section try to  use  this  amplitude  distribution  to  derive  the  diffraction  formulas  and  compare  this  to  the  aforementioned  theory.  Generally,  the  Gaussian  beam  propagates along the z‐axis has the following complex amplitude distribution:   

(

α β = − 2− 0 ( , ) exp U x y U x y2

)

      (2.1‐5)   

In  (2.1‐5), α and  β   are  complex  numbers.  Consider  the  Fourier  transform  and  corresponding  inverse  Fourier  transform  of  such  amplitude  distribution at the z = 0 plane:   

{

}

∞ π

(

)

−∞ ⎡ =

∫ ∫

− + ( , ,0) ( , ,0) exp 2 F U x y U x y j xu yv dxdy⎤⎦ ⎤ +  *      (2.1‐6)   

{

}

π

(

)

∞ −∞ ⎡ =

∫ ∫

( , ,0) ( , ,0) exp 2 U x y F U x y j xu yv dudv      (2.1‐7)    The right side of (2.1‐7) is the superposition of plane waves propagating long  the unit vector  σ , where      σ = ˆ+ ˆ+ − 2− 2 1 u x v y u v zˆ      (2.1‐8)  *  The evaluation of the integral:  ( ) π π π α β αβ ∞ −∞ ⎡ ⎛ ⎞⎤ ⎡− + ⎤ = + ⎣ ⎦

(24)

The amplitude of the propagating plane wave are the Fourier transform  of the    with the frequency (u,v). The plane waves propagate along the  z‐axis  from  the  origin  to  the  z=Z  plane,  and  the  resulting  distribution  at  the  z=Z  plane  is  obtained  by  the  superposition  of  these  plane  waves  after  traveling a Z distance.  ( , ) U x y  

{

}

{

π

(

)

}

∞ −∞ ⎡ ⎤ = + + − ⎣ ⎦

∫ ∫

2 2 ( , , ) ( , ,0) exp 2 1 U x y Z F U x y j xu yv Z uv dudv        (2.1‐9) 

A  method  called  stationary‐phase  approximation  can  be  utilized  to  evaluate the integral value of (2.1‐9). [7][8] Consider a two‐dimensional integral 

[

]

ξ η κφ ξ =

∫∫

( , )exp ( , ) I f j x y d dη (2.1-10)  

where  f( , )ξ η   is  a  complex  function,  and  φ ξ η

(

,

)

  is  a  real  function,  and κ  is  a  large  real  number,  and  the  domain  of  the  integration  .is  a  subset  of  the  ξη‐plane. The small variation of the function  φ ξ η

(

,

)

  will be amplify by the  large real number  , and result in the rapid oscillation of the phase term. On  the  other  hand,  the  complex  function 

κ

ξ η ( , )

f   is  a  slow  variation  function  which  has  a  negligible  effect  on  the  integral.  The  main  contribution  of  this  integral  is  from  the  regions  in  the  neighborhood  of  the  stationary  point  of 

(

)

φ ξ η,   which is defined as (2.1‐11)   

(25)

(

)

(

)

φ ξ η φ ξ η ∂ = ∂ ∂ 0, 0 ∂ 0, 0 x y = 0       (2.1‐11)    The integral in (2.1‐10) can be approximated as     

[

]

[

]

ξ η κφ ξ η ξ η πν ξ η κφ ξ η κ αβ γ = ≅ −

∫∫

0 0 0 0 2 ( , )exp ( , ) 2 ( , )exp ( , ) I f j d d j f j       (2.1‐12)  where  αβ γ α φ φ φ α β γ ν αβ γ α ξ η ξ η αβ γ ⎧ ∂ ∂ ∂ ⎪ = = = = − ∂ ∂ ∂ ∂ ⎪− ⎩ 2 2 2 2 2 2 2 2 1,     > ,   >0 1,   > ,   <0 ,   <        j       (2.1‐13)    When the real function  φ ξ η

(

,

)

  has the form   

(

)

φ ξ η −ξ2 −η2 + ξ+ η , = 1 A B       (2.1‐14)    where A and B are real numbers. The integral in (2.1‐10) can be approximated  as follow:   

ξ η

κ

ξ

η

ξ

η

ξ

π

κ

κ

=

+

+

∫∫

2 2 2 2

( , ) exp

( 1

)

2

( , ) exp

1

s

I

f

j

A

B

d d

j

f A B

j

A

B

η

      (2.1‐15)  ⎛ ⎞ ⎜ ⎟ + + + + ⎝ = + + 2 2 2 2 2 2 , 1 1 ( , ) 1 s A B fA B A B f A B A B       (2.1‐16)   

(26)

where f A Bs( , ) is a stretch version of f( , )ξ η .  Comparison  of  (2.1‐9)  with  (2.1‐15)  shows  that  the  two  integrals  are  identical  supposed  that  one  makes  the following associations:   

{

}

κ π ξ η → = = = ( , ) ( , , 0) ; 2 ; ; f u v F U x y z z A B Z =  Z  

Consequently,  the  integral  in  (2.1‐9)  is  an  approximated  form  by  the  stationary‐phase method as (2.1‐16):   

{

}

ξ η π = = − 2+ 2+ 2 ( , , ) exp 2 ( , , 0) A Z B Z s = j U x y Z j x y Z F U x y z Z       (2.1‐17) 

This  is  the  fundamental  equation  of  the  scalar  diffraction  theory  in  the  far‐field  regime.  The  exponential  term  in  (2.1‐17)  is  the  curvature  phase  representing a radius of curvature Z. The stretching operation must be put on  the function before Fourier transformation. Comparison of the approximated  result (2.1‐17) with the far‐field integral (2.1‐3) demonstrates the consistency. 

2.1.2 Vector Diffraction Theory [3][4]

The  simple  treatment  of  the  effects  concerning  the  polarization  will  be  introduced  in  this  section.  Replacing  the  rigorous  solution  of  the  Maxwell’s  equations  with  the  physical  phenomenon  of  bending  of  the  plane  wave  by  high‐NA  lens  is  an  intuitive  approach  about  the  propagation  of  the  electromagnetic waves.   

(27)

     

Incident Beam

E

E

Focus

E

E

X

Y

Z

  Fig. 2.1‐2 A linearly polarized beam is brought to focus by a lens. The E‐field  is the electric field indicating the direction of the polarization.   

Consider  a  linearly  polarized  beam  propagates  along  the  z  direction,  as  shown in Fig. 2.1‐2. The incident direction of propagation is  σ0 =(0, 0,1), and 

the  corresponding  direction  of  propagation  after  the  lens  is  σ1 =(σ σ σx, y, z).  The  incident  polarization  electric  E0 =(1,0,0)  can  be  decomposed  into  two  components,  s‐polarization  and  p‐polarization.  The  s‐polarization  is  in  the  plane of the  σ0  and σ1, and remains in the same direction of incidence after  passing through the lens. In the meanwhile, the p‐polarization reorients to the  perpendicular  direction  of  the  emergent  rays.  If  the  refraction  process  is  lossless,  the  simple  geometry  is  used  to  determine  the  new  emerging  polarization. Given the direction of incident beam σ0  and the direction of the  emergent  beam σ1,  the  polarization  of  the  emergent  beam  can  be  resolved  with the arbitrary polarization state of the incident beam, as listed in Table 2.1. 

(28)

A similar calculation can be derived in the same procedure from an incident  beam with polarization along y‐axis. 

 

Table  2.1 The  polarization  of  the  emergent  beam  is  E1,  and  the  original  polarization is E0 under the assumption of lossless refraction.  Incident polarization      Emerging polarization  σ0 =(0,0,1)      σ1 =(σ σ σx, y, z)  = 0 (1,0,0) E       σ σ σ σ σ σ − ⎡ ⎤ = − − + + ⎣ ⎦ 2 1 1 , , 1 1 x y x x z z E   = 0 (0,1,0) E       σ σ σ σ σ σ ⎡− ⎤ = − − + + ⎢ ⎥ ⎣ ⎦ 2 1 ,1 , , 1 1 x y y y z z E     Note that the beam cross‐section changes after refraction in consequence  of plane wave refraction. The cross‐section propagate along  σ1  is reduced by  a  factor  σz,  and  therefore,  its  amplitude  is  increased  by  a  factor  1σ

z .  The 

correct emerging polarization amplitude is  1σ

z

E

According  to  (2.1‐17),  the  amplitude  distribution  is  Fourier‐analyzed  across  any  plane,  and  the  various  spatial  Fourier  components  can  be  identified  as  plane  waves  traveling  in  different  directions.  The  amplitude  at  any  point  can  be  determined  by  superposing  the  constituent  plane  waves  to  join  the  phase  shift  obtained  during  propagation.  Incorporating  the  polarization  state  of  Table  2.1  with  (2.1‐17)  to  get  the  formula  for  vector  diffraction: 

(29)

{

}

{

}

(

)

σ σ σ σ σ σ σ σ σ σ σ σ σ π σ σ σ σ σ ⎛ ⎞ − − ⎜ + ⎟ + ⎜ ⎟ ⎛ ⎞ ⎜ ⎟= ⎜ ⎟ + + ⎜ ⎟ ⎝ ⎠ ⎜ ⎟ ⎜ ⎟ ⎜ ⎟ ⎝ ⎠ ⎛ = ⎞ ⎡ ⎤ ⎜ ⎟ × + ⎜ = ⎟ ⎝ ⎠

∫∫

2 2 1 1 1 ( , , ) 1 ( , , ) 1 1 1 ( , , ) ( , , 0) exp 2 ( , , 0) x y x z z x x y y y z z z z x y x x y z x y U x y z U x y z U x y z F U x y z + y j x y z d d F U x y z       (2.1‐18)    and (2.1‐18) is the vector version of (2.1‐17)  2.1.3 Comparison  The simplest focusing theorem is based on the scalar diffraction and the  paraxial  approximation.  This  simplest  theorem  is  applicable  only  when  the  numerical aperture of the lens is low/moderate. When the NA of the lens up  to  the  scale  of  which  the  polarization  effect  can  not  be  neglect,  the  focusing  problem should be dealt with the vector diffraction theory.   

In  this  section,  the  author  try  to  demonstrate  the  objective  lens  with  different NA (NA=0.45, 0.85) to observe the intensity distributions in different  polarization directions on its focal plane. The light is an x‐polarized Gaussian  beam,  and  is  incident  to  the  lens  with  NA  of  0.45  (CD)  or  0.85  (DVR).  The  aforementioned vector and scalar diffraction theory are employed. 

(30)

(a) 

(b) 

Fig. 2.1‐3 An x‐polarized Gaussian beam is focused by a lens with NA = 0.45,  and observe the intensity distribution of X‐, Y‐, and Z‐polarization (from the  left  to  the  right)  on  the  focal  plane.  The  calculation  method  is  (a)  vector  diffraction theory, and (b) scalar diffraction theory. 

The  x‐  and  y‐axis  in  Fig.  2.1‐3  and  Fig.  2.1‐4  are  the  coordinates  in  the  focal plane and range from ‐5λ to 5λ. The intensity distributions in Fig. 2.1‐3(a)  and Fig. 2.1‐4(s) are X‐, Y‐, and Z polarizations. There is only one plot in Fig.  2.1‐3(b)  and  Fig.  2.1‐4(b)  because  the  scalar  diffraction  theory  does  not  take  polarizations into consideration. 

(31)

  (a)    (b)  Fig. 2.1‐4 An x‐polarized Gaussian beam is focused by a lens with NA = 0.85,  and observe the intensity distribution of X‐, Y‐, and Z‐polarization (from the  left  to  the  right)  on  the  focal  plane.  The  calculation  method  is  (a)  vector  diffraction theory, and (b) scalar diffraction theory. 

 

As shown in Fig. 2.1‐3(a) and 2.1‐4(a), in y‐polarization four peaks occur  near  the  focus,  and  in  the  z‐direction  two  peaks  appear  under  the  vector  diffraction  calculation.  The  summary  of  the  maximum  intensities  along  each  direction and their comparisons are shown in Table 2.2. 

(32)

Table  2.2 Maximum  intensities  along  x‐,  y‐,  and  z‐direction  and  their  comparisons 

VECTOR 

NA  X (a.u.)  Y (a.u.)  Z (a.u.)  Y/X (%)  Z/X (%)  0.45 (CD)  0.4481  0.0000539  0.01095  0.01%  2.44%  0.85 (DVR)  1.2300  0.0005958  0.05895  0.05%  4.79% 

 

In  the  case  of  NA  =  0.45,  the  ratio  of  the  peak  intensity  between  Y  and  X‐direction is 0.01% which can be neglected and so does that of NA = 0.85. For  the  case  of  NA  =  0.85,  the  ratio  of  the  peak  intensity  between  Z  and  X‐direction  is  1.96  times  larger  than  that  in  the  case  of  NA=0.45  and  is  95.8  times larger than that in the Y‐direction of the NA = 0.85. For this reason, the  diffraction  component in the  Z‐direction can not be omitted any more while  the NA of the objective lens is large enough.                       

(33)

2.2 The Babinet Principle [5][9]

The traditional way to model the propagation and interaction of the light  in the ODS system is use a Hopkins‐type method in which the mark structure  is expressed by the Fourier series expansion.[2] This model has a good estimate 

of  the  light,  but  has  a  less  comprehension  about  the  physics  of  the  signal  generation.  The  Babinet  principle  can  provide  quantitative  results  of  the  diffraction mechanism by decomposing the reflected field from the recording  layer of the disc into ingredient components; these components with different  combination  form  the  readout  signal,  servo  signals,  and  the  crosstalk,  respectively. 

 

Objective Lens

Disc

Objective Lens

~ T

U

T

U

 

Fig.  2.2‐1 Light  is  focused  on  the  disc  and  formed  a  reflected  field  . 

The  reflected  field  diffracts  to  form  a  field    at  the  pupil  of  the  objective lens.  ( , ) T U x y ~ ( ', ') T U x y 2.2.1 Mathematical Formulations and Physical Description  Consider a model which the objective lens focus the incident light onto the 

(34)

recording layer of the optical disc and the light is recollimated by the objective  lens, accordingly, as shown in Fig. 2.2‐1. The total light field reflected from the  disk is  , where the x and y represent the coordinates in the plane of  the recording layer. The reflected beam is collimated by the objective lens and  form a light field    at the exit pupil of the objective lens, where the x’  and y’ represent the coordinates at the pupil.  ( , ) T U x y ~ ( ', ') T U x y

The  Babinet  principle  assumes  that  the  total  field  reflected  from  the  recording  layer  is  the  summation  of  the  fields  reflected  from  the  separate  regions.  = = =

1 i N T i

U

U

i i i       (2.2‐1)  i

U   are  the  non‐overlapping  composing  regions  on  the  optical  disc.  The  summation  of  N  components  cover  entire  domain  of  .  Linear  operations  performed  on    is  a  summation  of  the  linear  operation  of  each component  .  ( , ) T U x y ( , ) T U x y U = = =

~ ~ 1 i N T i

U

U

      (2.2‐2)  The tilde refers to the linear operation of the propagation from the disc plane  to the exit pupil of the objective lens. 

(35)

different  marks  of  two  adjacent  tracks,  T1  and  T2,  as  depicted  in  Fig.  2.2‐2.  The  laser  spot  focused  on  the  recording  layer  scans  over  track  T1  with  an  offset  yΔ . The marks on T1 and T2 are denoted as M1 and M2, respectively.  The track pitch is indicated by P. 

T1

T2

Δy

Laser Spot

On-track Marks

Off-track Marks

 

Fig. 2.2‐2 Track layout of the disc 

Each  component  of    include  the  three  parts:  (1)  the  electric  field  reflected from mark M1 of track T1,  i U 1 M U ; (2) the electric field reflected from  mark  M2  of  track  T2, UM2;  (3)  the  electric  field  reflected  from  the  land,  .  The Babinet principle declare the total reflection from the recording layer    as  i U T U

=

+

(

)(

1

+

T L F M L M M

U

r U

r

r

U

U

2

)

      (2.2‐3) 

where  the  rL  and  rM  are  the  complex  reflectance  of  the  land  and  the  mark, 

respectively,  and    is  the  reflection  form  the  flat  surface  of  the  disc,  as  illustrated in Fig. 2.2‐3.   

F

U

(36)

=rL* + rM* UM = UM1 + UM2 UL rM rL =rL-* UM =r+ rLM** UM UM = UM1 + UM2 = rL* UF UF = rL* = rL* + (rM-rL)* UT   Fig. 2.2‐3 The Babinet principle used to decompose the signal reflected by the  optical disc 

The ingredients UM1 and UM2 are binary value with a maximum of one and 

a minimum of zero. Take the groove structure into account, the flat reflection  term,  UF   transform  to  the  form  UF = exp[ ( , )]i xφ y ,  where  the  φ( , )x y   represents the phase imported by the grooves as a function of the position on  the recording layer. 

2.2.2 Generating the Readout, Servo, and Crosstalk 

The total field at the exit pupil of the objective lens,  , propagate to the  detector  that  generate  the  date  signal  and  the  servo  signals.  The  data  signal  reveals the mark distribution beneath the scanning laser spot; the servo signal 

~

T

(37)

is sensible to the offset  . The crosstalk between the data channels is caused  by the interaction between the rim of the focused laser spot and the adjacent  tracks.  The  reflection  from  the  on‐track  mark, 

Δy

~ 1

M

U ,  are  important  factor  for  analysis.  U~ M1  shows the symmetry in the amplitude and the phase along the  track direction when the laser spot scans over the mark M1.  Focused Spot Flat-surface Reflection Reflection from on-track marks Reflection from off-track marks ~ 1 M rU Δ ~ 2 M rU Δ ~ L F rU ~ ~ 2 2 2r rLΔU UF M cosΔφF ~ ~ 2 12 1 2 2ΔrU UM M cosΔφ ~ ~ 1 1 2rLΔrU UF M cosΔφF Type 1 Crosstalk Servo Signal Type 2 Crosstalk  

Fig.  2.2‐4  Different  combinations  of  the  reflection  terms  generate  the  servo  signal, and two types of crosstalks 

The  amplitude  diffraction  pattern  splits  and  the  phase  of  the  amplitude  diffraction  pattern  rotates  when  the  laser  spot  scans  over  an  on‐track  mark.  The rotation of the phase is due to the linear phase term has been introduced  into the reflection field during scanning the off‐track marks. The component  fields,  ,  ,  and    with  different  combinations  form  the  data  signal,  servo signals, and crosstalks, as illustrated in Fig. 2.2‐4.   

~ ~ ~

F

U UM1 UM2

(38)

from the flat reflection,  , combines with the diffraction from the on‐track  marck,  , to form the servo signal:  ~ F L r U ΔrU~F φ Δ ~ ~ 1 1 2r rL

U U

F M cosΔ F       (2.2‐4) 

where  Δ =r rMrL and  ΔφF1  is    the  phase  difference  between  the  two  constructed components. Secondly, the type one crosstalk:  φ Δ ~ ~ 2 2 2 r rL

U U

F M cosΔ F       (2.2‐5)  , is formed by the flat reflection and the diffraction from the off‐track marks.  Lastly, the diffraction from the on‐track and the off‐track mark lead to a type  two crosstalk:  φ Δ 2 ~ ~ 12 1 2 2 r

U U

M M cosΔ       (2.2‐6) 

A  summary  of  the  terms  generated  by  the  different  combinations  of  the  diffraction  terms  and  its  physical  explanation  is  listed  in  Table  2.3.  The  detector  responds  to  the  irradiance  of  the  light  field,  ∝

2

~ ~

T T

I U .  The  servo  current  is  formed  by  integrating  the  irradiance  of  the  resulting  diffraction  term:  φ Ω =

2 Δ ~ ~ 1 cosΔ 1 ʹ SERVO L F M F I r r

U U

dx dyʹ      (2.2‐7)  where    is the area of the pupil aperture. The data signal is determined by  the same way:  Ω

(39)

2 ~ 1 ' DATA M ' I r

U

dx dy Ω = Δ

      (2.2‐8)  Table 2.3 The diffraction terms resulting from the Babinet decomposition [5] Diffraction  Terms      Formula      Physical  Description 

Background        2 ~ L F r

U

      Background reflection  Data Signal      Δ 2 ~ 1 M r

U

      Interference of the M1 with itself  Type 0 crosstalk      Δ 2 ~ 2 M r

U

      Interference of the M2 with itself  Servo Signal      Δ ~ ~ φ 1 1 2r rL

U U

F M cosΔ F     Interference of the M1 with background  Type 1 crosstalk    Δ ~ ~ φ 2 2 2r rL U UF M cosΔ F     Interference of the M2 with background  Type 2 crosstalk    Δ 2 ~ ~ φ 12 1 2 2 r

U U

M M cosΔ       Interference of the M1 and the M2  2.2.3 Applications of the Babinet principle  In this section, the two applications of the Babinet principle is introduced.  The first application is the explanation of the origin of the differential phase  detection (DPD) method, which is used as a tracking method to maintain the  laser  spot  on  the  target  track.  The  DPD  tracking  signal  originates  from  the  rotation of the diffraction pattern which been detected by the quadrants of the  detector.   

Case I :  rL≠ 0,rM = 0, without grooves and one isolated mark,M1   

數據

Table of Contents 
Table  2.1  The  polarization  of  the  emergent  beam  is  E 1,   and  the  original  polarization  is  E 0   under  the  assumption  of  lossless  refraction 
Table  2.1  The  polarization  of  the  emergent  beam  is  E 1 ,  and  the  original  polarization is E 0  under the assumption of lossless refraction.  Incident polarization                      Emerging polarization  σ 0 = (0,0,1)                      
Fig. 2.1‐3 An x‐polarized Gaussian beam is focused by a lens with NA = 0.45,  and observe the intensity distribution of X‐, Y‐, and Z‐polarization (from the  left  to  the  right)  on  the  focal  plane.  The  calculation  method  is  (a)  vector  diffract
+7

參考文獻

相關文件

volume suppressed mass: (TeV) 2 /M P ∼ 10 −4 eV → mm range can be experimentally tested for any number of extra dimensions - Light U(1) gauge bosons: no derivative couplings. =&gt;

For pedagogical purposes, let us start consideration from a simple one-dimensional (1D) system, where electrons are confined to a chain parallel to the x axis. As it is well known

The observed small neutrino masses strongly suggest the presence of super heavy Majorana neutrinos N. Out-of-thermal equilibrium processes may be easily realized around the

Define instead the imaginary.. potential, magnetic field, lattice…) Dirac-BdG Hamiltonian:. with small, and matrix

incapable to extract any quantities from QCD, nor to tackle the most interesting physics, namely, the spontaneously chiral symmetry breaking and the color confinement.. 

(1) Determine a hypersurface on which matching condition is given.. (2) Determine a

• Formation of massive primordial stars as origin of objects in the early universe. • Supernova explosions might be visible to the most

The difference resulted from the co- existence of two kinds of words in Buddhist scriptures a foreign words in which di- syllabic words are dominant, and most of them are the