雷射探測器光柵單元的製作方法
2023-06-29 14:44:01
專利名稱：雷射探測器光柵單元的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種製造雷射探測器光柵單元(LDGU)的方法、一種雷射探測器光柵單元、和一種光柵分束器。
背景技術：
在光碟和用於光碟的光記錄單元領域，期望使形成光記錄或讀出單元的光路的部件微型化。實現某種程度微型化的現有方法是粘結各個光學對象到一個探測器晶片上，其中包括雷射器形式的一個光源。下面參照附圖5和6描述這樣一種系統。
一種具有低構造高度的雷射探測器光柵單元(LDGU)的構成如下。
光束耦合到雷射探測器光柵單元的一側導致構造高度的大幅度減小和比較簡單的雷射器組裝。
圖5表示當前的雷射探測器光柵單元的構思(資料來源Phillips)。光電二極體70相對於雷射器72以及導線的位置導致了決定構造高度的設備的直徑。還要說明的是，雷射器72與基板是垂直的，這導致了複雜的組裝。
在圖6表示的實施例中，出射光束垂直於組裝基板。在圖5和6中，雷射器72，不管具有還是沒有子裝配臺(sub-mount)，都與光電二極體晶片74上的基板垂直。光電二極體晶片74依次放在基板(外殼)上。分束器光柵76定位在光電二極體/雷射器的部件(sub-assembly)的上面、上方、或旁邊。
在圖6的實施例中，將一個稜鏡或反光鏡固定到光電二極體上。雷射器晶片安裝在光電二極體的邊緣上，因此不需要子裝配臺。
現有的分束器的一個例子是半透明的平板反光鏡78(相對於光束成45度的角度)，其中雷射在它的到光碟的路徑上只有一部分得到反射，光碟反射的光只有一部分由半反光鏡透過並傳送到光電二極體。分束器的第二個例子是半反射的分束器立方體。
與將部件粘結到探測器晶片有關的一個問題是，這些部件必須放在精確的位置上，對於粘結過程只允許極小的容差。鑑於在實現粘結部件的微小容差中存在的困難，人們期望減小必須逐個安放在探測器晶片上的部件的數目。
為了解決向各個晶片上粘結各個部件的問題，應該在生產過程的早期把儘可能多的部件定位並粘結到探測器晶片上，同時仍舊使這個晶片成為包括多個晶片的一個晶片的一部分。在定位部件以後，把這個晶片分成多個單個的探測器晶片。
某些部件必須逐個地定位在單個探測器晶片上，其中包括雷射器和準直器透鏡。當前的情況就是，放置在雷射器和準直器之間的分束器必須逐個地定位在探測器晶片上。使用分束器來組合聚焦誤差檢測、跟蹤誤差和正向讀出功能。上述的參考文獻描述了幾個這種類型的分束器，這些分束器全都有缺點分束器必須逐個地定位在探測器晶片上。
發明內容
本發明的一個目的是提供一種雷射探測器光柵單元，它減小了生產時間和/或改善了組裝雷射探測器光柵單元的製造容差。
按照本發明的第一個方面，一種製造雷射探測器光柵單元(LDGU)的方法，包括將雷射器單元和準直器透鏡固定到多個光電二極體晶片中的每一個上，這樣的光電二極體晶片形成一個光電二極體晶片的一部分；穿過形成光電二極體晶片的所說多個光電二極體晶片固定至少一個光柵分束器條；和通過分割至少一個光柵分束器條並且分開各個光電二極體晶片，使各個雷射探測器光柵單元彼此分開。
每個雷射探測器光柵單元最好包括光電二極體晶片、雷射器單元、準直器透鏡、和光柵分束器。
分割至少一個分束器條和分離光電二極體晶片最好基本上同時進行，並且最好通過鋸割操作進行。
為了方便並且保持相鄰雷射探測器光柵單元分離的優點，從至少一個光柵分束器條上分裂的各個光柵分束器的側面在分離後不需要拋光。
有益地，光柵分束器只通過前面、後面、和底面透射光，因此在光柵分束器操作期間不使用側面(當從相鄰的光柵分束器上分離時才露出側面)。
光柵分束器條最好大體上是立方體形的。它的上面和側面最好基本上是反射性的，並且最好是通過一個反射性的塗層。
所說的前面最好在由光柵分束器條形成的每個光柵分束器的反射性的塗層中有一個開口。優選地，安排所說的開口，使其可以接收來自雷射器的光。優選地，所說開口略大於入射的雷射光束，並且最好允許雷射光束的反射從開口附近到達正向檢測光電檢測器。
有益的作法是，雷射光束填滿所說的開口可以防止不期望的光進入光柵分束器內。
最好在光柵分束器的後面形成光柵結構，或者將光柵結構施加在光柵分束器的後面。
光柵分束器條最好使用光透明的粘結劑固定到光電二極體基座上。
光柵分束器條最好有一個平面形的上面、前面、和後面。
與逐個定位所說分束器相比，相對於晶片的至少一個邊緣定位所說的光柵分束器條是有益的。
光柵分束器可以基本上穿過雷射探測器光柵單元的寬度延伸。光柵分束器的側面可以定位在雷射探測器光柵單元的邊緣。
雷射探測器光柵單元可以具有低的構造高度。
按照本發明的第二個方面，一種雷射探測器光柵單元(LDGU)包括雷射器、準直器透鏡、光電二極體部分、和光柵分束器，其中光柵分束器具有基本上是反射性的上面和前面以及在後面上的光柵結構設置。
所說的前面在它的反射塗層中有一個開口。
光柵分束器的後面最好包含一個全息光柵結構。這個光柵結構最好具有人字形的形狀，並且最好包括一個嵌套的V形形狀。
光柵結構最好包括多個單個的光柵部分，並且對於每個雷射探測器光柵單元有一個光柵部分。
光柵分束器最好是可以操作的，以便將一個光束分裂成從光柵結構開始的引向上方的級和引向下方的級。
光柵分束器最好具有未曾加工的側面，這是由於與至少一個相鄰光柵分束器的分離所導致的。
優選地，光柵結構的間距等於晶片上光電二極體部分的元件的間距。
按照本發明的第三方面，本發明延伸到針對第二部分描述的光柵分束器。
這裡描述的所有特徵都可以按任何組合方式與任何一個上述的方面組合。
為了更好地理解本發明，並且為了表示出如何實施本發明，現在參照附圖並藉助於實例描述一個特定實施例，其中圖1是一個示意的光線跟蹤的透視圖，表示光線從雷射器出發、通過光柵分束器、到達準直器透鏡、到達物鏡、到達光碟、然後返回到光柵分束器以便反射到探測點；圖2表示加入了圖1的光柵分束器的一個雷射探測器光柵單元的側視圖和頂視圖；圖3表示在光電二極體晶片的晶片上光柵分束器的條形部分的定位狀態；圖4是光柵分束器的衍射光柵結構的示意圖；圖5是現有技術雷射探測器光柵單元(LDGU)的分解視圖；圖6是現有的LDGU設備的示意圖。
具體實施例方式
如以上所述，用於光學記錄或讀出單元的光學部件在一般情況下包括雷射器、分束器、準直器透鏡、和物鏡，它們(除物鏡外)通過粘結固定到探測器晶片上。
本發明人的具有創造性的實施方案是，如果能夠把特定的部件組合成包括多個所說的特定部件的一個條，這些特定部件延伸越過在一個晶片上形成的一系列光電二極體晶片，那麼，所說的條(並且因此所述的部件)就將具有明顯改進的定位容差。連接各個分束器使之成為條形，將導致一個產品，本領域的普通技術人員在一般情況下會認為這個產品是很複雜的，因此是難以製造的。然而，以下所述的光柵分束器是相當簡單的，並且對於在形成多個光電二極體晶片的一個晶片上形成多個光柵分束器的條的定位可以提供相當大的好處。
圖1表示一個光學攝像管的總體設計。光柵分束器(10)由一個簡單的立方形玻璃體12組成，將玻璃體12粘結到光電二極體晶片14(見圖2a/b)上。
玻璃體12的前表面16設有反射塗層18。來自雷射器20的雷射光束通過在反射塗層18中的一個開口22進入光柵分束器10。在立方玻璃體12的前表面16上的反射塗層18反射在開口22外部的光，用於防止不期望的光進入光柵分束器10。因此，沒有任何雜散光抵達在光柵分束器10下面的光電二極體(下面對此還要進行描述)。還有，在玻璃體12的前表面16上，從開口22周圍反射的某些光將要落到正向檢測光電二極體24上，所說光電二極體24定位在光柵分束器的前方，如圖2b所示。
光柵分束器10的後表面26設有分叉的人字形狀的全息光柵結構27，如圖4所示。該光柵結構包括指向垂直方向的這個結構的多個嵌套的V形元件。為每一個光柵分束器10提供單獨的光柵部分。在條上的各個光柵形狀的間距等於晶片上光電二極體的間距。光柵分束器條必須在橫向排齊。使用光線跟蹤電腦程式計算光柵結構的準確形狀和周期。光柵線的形狀接近雙曲線形狀。
來自雷射器20的光經過通用的準直器透鏡30和物鏡32在光碟28上進行反射(見圖1)。所說的光隨後進入光柵分束器10的後表面26。進入光柵分束器10的光通過衍射光柵結構27衍射成兩個級。第一級向上衍射，並且由光柵分束器10的上表面上的反射塗層18反射，然後在兩個光電二極體對36a和36b的中線上聚焦成兩個略微分開的光點。對於眾所周知的傅科焦點誤差檢測方法，使用多對的雙光電二極體36a和36b。還可以使用來自多對的雙光電二極體36a和36b的信號來獲得一個推挽(pp)信號和一個數據(HF)信號，這對於本領域的普通技術人員來說是公知的。
向下引導在光柵分束器10的後面26上由光柵結構27衍射的第二級，使其可以轟擊位於光柵分束器10下面的一個大的雙光電二極體38，以便檢測pp信號和HF信號。
圖3表示包括如以上所述的多個光柵分束器10的一個條40的定位。條40的製造如以下所述。
通過光刻方法為一個薄的玻璃板提供全息光柵結構27的一個陣列。然後將薄的玻璃板鋸成條40，每個條具有一個後面，所說後面包含上述的衍射光柵結構。拋光條40的前面16和上面40並且設有反射塗層18。對於每個光柵分束器10，通過簡單的光刻方法，可使在反射塗層18中的開口18慢慢擠進(edged into)反射塗層18之內。
條40如圖3所示就位，並且粘結到包括多個光電二極體晶片14的一個晶片的表面上。這些條是利用光透明粘合劑粘結就位的。在此之後，分開各個光電二極體晶片14以提供各個雷射探測器光柵單元。在光柵分束器10和光電二極體晶片14上的光探測器之間的粘結層應該避免在光柵分束器10內出現衍射級的總的內部反射。
上述的方法和設備提供的優點是，在定位所說分束器10當中可以實現的容差方面，可以得到相當大的好處。容差的改善在成本方面也可以得到有益的減小。進而，在一次操作(不是對於每個分束器的一次操作)中可以定位多個分束器的步驟是有益的，因為可以減小生產時間並且因此可以減小生產成本。
權利要求
1.一種製造雷射探測器光柵單元(LDGU)的方法，包括將雷射器單元和準直器透鏡固定到多個光電二極體晶片中的每一個上，這樣的光電二極體晶片形成一個光電二極體晶片的一部分；穿過形成光電二極體晶片的所說多個光電二極體晶片固定至少一個光柵分束器條；和通過分割至少一個光柵分束器條並且分離各個光電二極體晶片，使各個雷射探測器光柵單元彼此分開。
2.根據權利要求1所述的方法，其中分割至少一個光柵分束器條和分離光電二極體晶片基本上同時進行。
3.根據權利要求1或權利要求2所述的方法，其中從至少一個光柵分束器條上分裂的各個光柵分束器的側面在分離後不需要拋光。
4.根據前述權利要求中任何一個所述的方法，其中光柵分束器只通過前面、後面、和底面透射光。
5.根據前述權利要求中任何一個所述的方法，其中光柵分束器條大體上是立方體形的。
6.根據前述權利要求中任何一個所述的方法，其中上面和前面基本上是反射性的。
7.根據權利要求6所述的方法，其中所說的前面在由光柵分束器條形成的每個光柵分束器的反射性的塗層中有一個開口。
8.根據前述權利要求中任何一個所述的方法，其中在光柵分束器的後面形成光柵結構，或者將光柵結構施加在光柵分束器的後面。
9.根據前述權利要求中任何一個所述的方法，其中光柵分束器可以基本上穿過雷射探測器光柵單元的寬度延伸。
10.一種雷射探測器光柵單元(LDGU)，包括雷射器、準直器透鏡、光電二極體部分、和光柵分束器，其中光柵分束器具有基本上是反射性的上面和前面，在後面上的光柵結構設置。
11.根據權利要求10所述的雷射探測器光柵單元，其中光柵分束器的後面包含一個全息光柵結構。
12.根據權利要求11所述的雷射探測器光柵單元，其中光柵結構具有人字形的形狀。
13.根據權利要求11或12所述的雷射探測器光柵單元，其中光柵結構的間距等於在晶片上光電二極體部分的元件的間距。
14.根據權利要求10-13中任何一個所述的雷射探測器光柵單元，其中光柵分束器具有未曾加工的側面。
15.根據權利要求10-14中任何一個所述的光柵分束器。
全文摘要
使用條形的光柵分束器10來產生聚焦誤差、跟蹤誤差、正向檢測和高頻信號。光柵分束器製成條形(40)，並且將其固定到由多個探測器晶片(14)組成的晶片上。與單獨地固定分開的光柵分束器相比，固定所說的條就位是優選的。然後，從晶片上分離各個光探測器光柵單元。
文檔編號G11B7/135GK1813296SQ200480017709
公開日2006年8月2日 申請日期2004年6月21日 優先權日2003年6月24日
發明者W·G·奧普海伊 申請人:皇家飛利浦電子股份有限公司