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利用掩膜实现超分辨读取技术是实现高密高速数字光存储的重要途径之一。因为光致变色材料的光反应过程具有非线性，并且在只读光盘上涂布工艺比较简单，所以利用此材料掩膜可以实现高密度预模压光盘的超分辨读取。论文在研究光致变色掩膜反应模型的基础上，对涂布了光致变色材料掩膜的光盘读取的光、电通道特性和其中的关键技术进行深入的探索，从而实现了用常规数值孔径的光学头读取更高密度的光盘。论文的主要内容包括：根据以俘精酸酐衍生物材料为基础的新型光致变色薄膜非线性反应，按照薄膜量子产率的概念及系统的实验建立了具有实用意义的光致变色掩膜的反应模型。依据这一模型，研究和分析了各种掩膜参量对超分辨率效果的影响。获得了薄膜量子产率指数和初始透射率对掩膜非线性特性的影响、介质灵敏度对带掩膜盘片读取速度的影响、掩膜最大透射率对读取信号质量的影响等重要参数。通过实验还发现，提高介质的浓度可以减小薄膜量子产率指数，有利于形成较理想超分辨读取光斑。
利用“读出窗”理论，分析了掩膜光盘播放时光通道特性。依据介质灵敏度，转速和入射光功率对“读出窗”的尺寸和透射率以及光学传递MTF的影响，给出了针对目前试验掩膜材料在特定转速下带掩膜光盘的读取功率的范围。通过计算给出了超分辨掩膜可获取的极限分辨率，提出了运用超分辨掩膜实现CD/DVD兼容盘片方案。用CD-R光盘的变功率刻录进行了掩膜盘光通道模拟实验。
在对带掩膜盘光通道特性研究的基础上，分析了读取这种光盘的电信号的特点和掩膜盘电通道所需性能。依据HF信号特点，设计出适应这种光盘信号读取的自适应限幅均衡器。此方案不仅提升了高频段的幅值而且不会产生码间干扰，因此可依据信号的分辨度实现自适应调制参量。用CD-R盘片在不同功率刻录下产生的HF信号对此自适应均衡器进行了模拟实验，证明完全达到了预定的效果。
为了验证掩膜盘的播放通道特性，设计了CD级和DVD级的光盘读出信号测试系统。通过此系统可以测试光盘读出信号的幅值和脉宽特性。同时，此系统也可作为成品光盘的质量测试仪使用。