專利名稱：一種采用雙波長集成半導體激光器的光學頭裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及光存儲系統(tǒng)中的盤片讀出技術，特別是一種適用于DVD和CD二者兼容的讀出盤片的光學頭裝置。
技術背景隨著光存儲技術的發(fā)展，DVD系列產(chǎn)品已經(jīng)廣泛的進入了市場，由于DVD具有容量大的優(yōu)點，單面單層DVD的容量是4.7G，雙面雙層DVD的容量是17G，而原來VCD的容量是650M，因此DVD正在迅速占領市場，成為消費者的新選擇。但由于CD類光盤的廣泛存在以及DVD和CD類光盤將在一定時期內(nèi)共同存在，所以DVD的播放機和驅動器需要同時讀取CD盤片和DVD盤片。根據(jù)DVD標準，DVD盤片的盤基厚度為0.6mm，而傳統(tǒng)CD盤片的盤基厚度為1.2mm。由于DVD與CD盤盤基厚度及存儲密度上存在差異，對二者的兼容讀出帶來了一定的問題。因此除擁有CD的解碼器外，在設計DVD光學頭時必須考慮到讀取現(xiàn)有CD的能力。為了解決光學頭的兼容問題，在DVD光學頭設計上產(chǎn)生出多種方案，如兩套獨立讀出系統(tǒng)、全息物鏡、液晶光闌、雙物鏡等。另外，由于目前CD-R是全球銷售量最大的可記錄光存儲介質，因此DVD光盤讀出系統(tǒng)還必須兼容CD-R。因為CD-R介質在波長為650nm時的反射率小于10％，而在波長為780nm時的反射率大于70％，因此DVD光盤讀出系統(tǒng)還必須具有雙光源。
為了達到單面單層4.7GB的容量，DVD盤片的道間距和坑尺寸必須縮小。根據(jù)DVD標準，道間距是0.74微米，最小坑點大小為0.4微米。這種信息坑尺寸的減小要求分辨率更高的光學讀出系統(tǒng)。在光盤系統(tǒng)中，光學系統(tǒng)的分辨率取決于讀出光斑的大小，它與物鏡的數(shù)值孔徑(NA)和讀出激光的波長(0)有關在DVD中，使用紅光激光器(波長為635nm或650nm)的物鏡，以滿足讀出光斑的要求。但是，隨著NA的加大，讀出系統(tǒng)的象差相應增加。因此用讀DVD的光學頭(NA＝0.6)去讀CD信號將會引起較大的象差，從而不能正確恢復CD中的數(shù)據(jù)。當然，NA的減小將會使讀出光斑尺寸變大，便實際上這是允許的。因此，在進行兼容CD的DVD光學頭的設計時，必須考慮物鏡有效數(shù)值孔徑的影響，各方案也都考慮了這方面的因素。
目前市面上的雙光源DVD光學頭方案比較多，但是它們都采用了比較多的分離元件，元件數(shù)目多，裝配調(diào)整工藝復雜。

發(fā)明內(nèi)容
本實用新型提出的技術方案，其主要解決DVD和CD二者兼容的讀出盤片的問題，以實現(xiàn)DVD和CD光路統(tǒng)一的目的，并采用集成化，使結構簡單，裝配調(diào)整工藝容易。
本實用新型設計的光源是一個雙波長集成半導體激光光源，它至少包括雙波長集成半導體激光器、平板玻璃反射面、光電探測器、準直鏡、帶有物鏡的二維力矩器的伺服系統(tǒng)執(zhí)行機構。這種采用雙波長集成半導體激光器的光學頭裝置，它的光源是在單個基片上集成了兩個半導體激光器芯片，一個波長是780nm，另一個波長是650nm，他們在水平方向的間距是0.1mm，在垂直方向的間距在5微米之內(nèi)。650nm的光用來讀取DVD的信號，780nm的光用來讀取CD的信號。650激光器發(fā)出的光通過傾斜平板玻璃(BSP)的第一個反射面進行部分反射，然后被準直鏡準直，準直后的平行光束再經(jīng)過物鏡匯聚在DVD光盤的信息層上。780nm激光器發(fā)出的光，完全通過第一個反射面，在第二個反射面上發(fā)生部分反射，由于45度角傾斜玻璃的作用，在通過BSP后，CD部分(780nm)的光軸和DVD部分(650nm)的光軸就完全統(tǒng)一了。
本實用新型中的物鏡是專門設計的全息物鏡，在它的表面是一組全息條紋，當用650nm的光束照射條紋時，條紋凸臺和凹槽之間的位相差是2π的整數(shù)倍，這樣它對650nm的光束來說就像不存在一樣，此時它的數(shù)值孔徑是0.6，同時它針對0.6mm厚的光盤基片進行像差校正。當用780nm的光束照射時，由于條紋的衍射作用，780nm光束的數(shù)值孔徑和放大倍率都會發(fā)生變化，從而可以校正由于光盤基片變?yōu)?.2mm而引入的額外像差。
此外，由于CD部分的成像光路額外通過了一片傾斜平板玻璃，這片薄玻璃也會產(chǎn)生像散差，但是由于這片玻璃很薄，因此像散差很小，完全可以忽略。
本實用新型充分考慮到光盤信息坑的尺寸非常小，因此需要保證光點始終跟蹤在信息軌道上。本實用新型通過一個帶有物鏡的二維力矩器及伺服系統(tǒng)來實現(xiàn)光點的實時跟蹤，它由彈性支撐導線，物鏡座、線圈、磁鐵等組成，所述物鏡安裝在物鏡架上，物鏡架底部呈球面形，在物鏡架一側設有繞制在同一絕緣體上的尋跡線圈和聚焦線圈，尋跡線圈在絕緣體側立面按縱向布置，聚焦線圈沿絕緣體橫向布置，并通過連接于伺服系統(tǒng)接口的彈性支撐導線分別連接尋跡線圈和聚焦線圈。另外，在線圈的中一側布置一塊與絕緣體大小相近的磁鐵，這樣安裝在物架上的物鏡，通過控制線圈中的電流來控制物鏡的上下左右運動。
此外由于650nm的激光器產(chǎn)生的是單模激光，因此對反射光比較敏感，為了抑制反射光和激光器本身產(chǎn)生的相干強度噪聲，我們在激光器的驅動電流上疊加了高頻成分。可以將相干強度噪聲降低到可以忽略的程度。
本實用新型通過采用雙波長集成半導體激光器使光學頭的結構得到了簡化，巧妙的應用雙反射面平板玻璃實現(xiàn)了光軸的校正，使CD部分和DVD部分的光路實現(xiàn)了完全的統(tǒng)一。從而簡化了生產(chǎn)工序，提高了成品率，降低了光學頭的成本。此外，本方案是光學頭技術也便于將來的升級。


附圖1是雙波長集成半導體激光器光學頭系統(tǒng)原理圖。
附圖2是控制物鏡運動的二維力矩器結構示意圖。
圖1中1-波長為650nm的激光芯片，2-波長為780nm的激光器芯片，3-第一反射面傾斜平板玻璃，4-第二反射面傾斜平板玻璃，5-光電探測器，6-準直鏡，7-物鏡，8-光盤；圖2中9-底座，10-物鏡架，11-物鏡，12-絕緣體，13-尋跡線圈，14-聚焦線圈，15-磁鐵，16-彈性支撐導線，17-支架立板。
具體實施方式
本實用新型在實施時，應將二塊平板玻璃反射面疊加傾斜45°角和準直鏡固定在機架上，將物鏡固定在二維力矩器上，激光器和光電探測器焊接在柔性線路板上并放在機架中，然后調(diào)整光電探測器的三維位置，雙波長LD的前后位置和二維力矩器的傾角，調(diào)整完畢后點膠固定。本實用新型DVD的跟蹤伺服信號用位相差法提取，CD的跟蹤伺服信號用推挽法提取。
權利要求1.一種采用雙波長集成半導體激光器的光學頭裝置，它至少包括一個雙波長集成半導體激光光源，傾斜平板玻璃反射面，準直鏡，物鏡及二維力矩器組成，其特征在于所述的雙波長集成半導體激光器的單個基片上集成了兩個半導體激光芯片，分別發(fā)出二個不同的波長，并通過與平行光軸夾角45°角的平板玻璃第一反射面和第二反射面，將光軸轉變成垂直方向，經(jīng)過準直鏡準直后的光束，再經(jīng)過由二維力矩器控制的物鏡匯聚到光盤的信息層上。
2.根據(jù)權利要求1所述的一種采用雙波長集成半導體的激光器的光學頭裝置，其特征在于集成的兩個半導體激光芯片，發(fā)出第一反射面的光束波長是650nm，發(fā)出第二反射面的光束波長是780nm，它們在水平方向的間距是0.1mm，而垂直方向的間距在5微米之內(nèi)。
3.根據(jù)權利要求1所述的一種采用雙波長集成半導體激光器的光學頭裝置，其特征在于激光器發(fā)出的650nm光束通過與平行光軸夾角45°的平板玻璃第一反射層發(fā)生部分反射，將光軸變?yōu)榇怪狈较?，激光器發(fā)出的780nm光束經(jīng)過第一個反射層時，則為發(fā)生反射，折射后的光束在第二表面發(fā)生部分反射，反射光再經(jīng)過第一個反射層表面折射后光軸也轉變?yōu)榇怪狈较?，通過調(diào)節(jié)兩層反射面之間的距離改變780nm光束偏移的大小。
4.根據(jù)權利要求1所述的一種采用雙波長集成半導體激光器的光學頭裝置，其特征在于所述的二維力矩器由彈性支撐導線，物鏡架，線圈，磁鐵組成，其物鏡安裝在物鏡架上，物鏡架底部呈球面形，在物鏡架一側設有繞制在同一絕緣體上的尋跡線圈和聚焦線圈，尋跡線圈在絕緣體側位面縱向布置，聚焦線圈沿絕緣體橫向布置，并通過連接于伺服系統(tǒng)接口的彈性支撐導線分別連接尋跡線圈和聚焦線圈，在線圈的另一側布置一塊與絕緣體大小相近的磁鐵。
5.根據(jù)權利要求1所述的一種采用雙波長集成半導體激光器的光學頭裝置，其特征在于全息物鏡的表面有一組凸臺、凹槽全息條紋，在650nm光束照射時，條紋凸臺和凹槽之間的位相差是2π的整數(shù)倍。
專利摘要本實用新型雙波長集成半導體激光器的光學頭裝置,其主要解決DVD和CD二者兼容的讀出盤片問題。它的光源是在激光器的單基片上集成了兩個半導體芯片,一個波長780nm,一個波長650nm,650nm激光器發(fā)出的光通過45°角平板玻璃的第一個反射面進行部分反射,然后被準直,準直后的平行光束再經(jīng)過物鏡匯聚在DVD光盤的信息層上,780nm的激光器發(fā)出的光,完全通過第一反射面,在第二反射面發(fā)生部分反射,由于45°角平板玻璃的作用,780nm的光軸和650nm的光軸就完全統(tǒng)一了。本實用新型結構簡單,兼容性穩(wěn)定。
文檔編號G11B7/12GK2507106SQ0125204
公開日2002年8月21日 申請日期2001年9月30日 優(yōu)先權日2001年9月30日
發(fā)明者王繼平, 阮玉, 何書開, 李穎杰 申請人:武漢朗迪光電子技術有限公司