一種高密度藍光光學讀取頭的製作方法
2024-01-21 20:48:15 1
專利名稱：一種高密度藍光光學讀取頭的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種基於藍光雷射器的高密度藍光(Blu-ray)光學讀取頭，屬於光存儲技術領域。
背景技術：
在下一代光存儲設備藍光光碟中，光學讀取頭仍為其核心部分。Blu-ray技術採用波長為450nm的藍光雷射，通過數值孔徑為0.85的物鏡，將聚焦光斑直徑縮小到DVD一半以下。此外，藍光光碟的碟片結構中採用了0.1mm厚的光學透明保護層，以減少碟片在轉動過程中由於傾斜而造成的讀寫失常，這使得碟片數據的讀取更加容易，並為極大的提高存儲密度提供了可能。
由於光斑尺寸的減小，所以藍光光碟的道間距減小至0.32μm，最簡訊息坑長度為0.14μm，其單面單層盤的存儲容量被定義為23.3GB、25GB和27GB，存儲密度比DVD盤擴展了5倍，由於藍光在支持高清晰數位電視(HD-TV)和高密度移動存儲方面有著巨大優勢，所以它將成為下一代主流的光存儲技術。
發明內容
本發明的目的是提出一種高密度藍光(Blu-ray)光學讀取頭，利用基於藍光雷射器的藍光雷射，根據雷射器的光學參數，設計相對應的光學元件，然後完成整體光路的設計與調整，以提高光碟存儲的容量。
本發明提出的高密度藍光(Blu-ray)光學讀取頭，包括雷射器、第一準直鏡、整形稜鏡、圓形光闌、偏振分光稜鏡、第二準直鏡、雷射功率探測器、反射鏡、1/4波片、物鏡、單透鏡、平板玻璃、柱面鏡、信號探測器；其中所述的雷射器、第一準直鏡、整形稜鏡、圓形光闌、偏振分光稜鏡和反射鏡處於第一光軸線上；所述的雷射功率探測器、第二準直鏡、偏振分光稜鏡、單透鏡、平板玻璃、柱面鏡、信號探測器處於第二光軸線上，第一和第二光軸線互相垂直，偏振分光稜鏡置於第一、第二光軸線的交點上；所述的反射鏡、1/4波片、物鏡和被讀碟片置於第三光軸線上，第三和第一光軸線互相垂直，反射鏡置於第一、第三光軸線的交點上；從雷射器發出的發散光束經第一準直鏡準直為中心強度為橢圓形的平行光束，再經整形稜鏡整形為中心強度為圓形的平行光束，由圓形光闌從中心強度為圓形的平行光束中截取一光強分布均勻的圓形平行光束，經偏振分光稜鏡分光，使得其中大部分P偏振光通過，其中小部分P偏振光反射到第二準直鏡，經第二準直鏡會聚到信號探測器上，對雷射器的功率進行實時調整，通過的大部分P偏振光經反射鏡反射後，從與入射方向成90°的方向射出，經1/4波片後使P偏振光變為圓偏振光，經物鏡後將圓偏振光聚焦為一點，並通過被讀藍光光碟上信號坑岸的反射，再次通過物鏡變為平行的圓偏振光，平行的圓偏振光再次通過1/4波片，變為S偏振光，再次通過偏振分光稜鏡將S偏振光反射到單透鏡上聚焦，使得平行光變為匯聚光束，該匯聚光束通過平板玻璃和柱面鏡，產生像散信號，信號探測器接收像散信號，獲得碟片上所記錄的信號及用於光學頭伺服控制的聚焦誤差信號和循跡誤差信號。
本發明提出的一種基於藍光(Blu-ray)雷射器的高密度藍光光學讀取頭，可以得到較為理想的聚焦光斑和象散光斑。本發明的光學頭特點在於，雷射光源使用的是波長更短的藍光雷射，使用的物鏡的數值孔徑為0.85，由聚焦光斑半徑R=0.61NA]]>可知該高密度藍光光學讀取頭能得到比DVD光學頭更小的聚焦光斑，聚焦光斑的縮小使高密度存儲成為可能。
圖1是本發明提出的藍光光學讀取頭的光路原理圖。
圖1中，1是雷射器，2是第一準直鏡，3是整形稜鏡，4是偏振分光稜鏡，5是反射鏡，6是1/4波片，7是物鏡，8是碟片，9是單透鏡，10是平板玻璃，11是柱面鏡，12是信號探測器，13是第二準直鏡，14雷射功率探測器，15是圓形光闌。
具體實施例方式
本發明提出的高密度藍光(Blu-ray)光學讀取頭，其光路原理圖如圖1所示，包括雷射器1、第一準直鏡2、整形稜鏡3、圓形光闌15、偏振分光稜鏡4、第二準直鏡13、雷射功率探測器14、反射鏡5、1/4波片6、物鏡7、碟片8、單透鏡9、平板玻璃10、柱面鏡11、信號探測器12；其中所述的雷射器、第一準直鏡、整形稜鏡、圓形光闌、偏振分光稜鏡和反射鏡處於第一光軸線上；所述的雷射功率探測器、第二準直鏡、偏振分光稜鏡、單透鏡、平板玻璃、柱面鏡、信號探測器處於第二光軸線上，第一和第二光軸線互相垂直，偏振分光稜鏡置於第一、第二光軸線的交點上；所述的反射鏡、1/4波片、物鏡和被讀碟片置於第三光軸線上，第三和第一光軸線互相垂直，反射鏡置於第一、第三光軸線的交點上。從雷射器發出的發散光束經第一準直鏡準直為中心強度為橢圓形的平行光束，再經整形稜鏡整形為中心強度為圓形的平行光束，由圓形光闌從中心強度為圓形的平行光束中截取一光強分布均勻的圓形平行光束，經偏振分光稜鏡分光，使得其中大部分P偏振光通過，其中小部分P偏振光反射到第二準直鏡，經第二準直鏡會聚到信號探測器上，對雷射器的功率進行實時調整，通過的大部分P偏振光經反射鏡反射後，從與入射方向成90°的方向射出，經1/4波片後使P偏振光變為圓偏振光，經物鏡後將圓偏振光聚焦為一點，並通過被讀藍光光碟上信號坑岸的反射，再次通過物鏡變為平行的圓偏振光，平行的圓偏振光再次通過1/4波片，變為S偏振光，再次通過偏振分光稜鏡將S偏振光反射到單透鏡上聚焦，使得平行光變為匯聚光束，該匯聚光束通過平板玻璃和柱面鏡，產生像散信號，信號探測器接收像散信號，獲得碟片上所記錄的信號及用於光學頭伺服控制的聚焦誤差信號和循跡誤差信號。
本發明設計的高密度藍光(Blu-ray)光學讀取頭，其調試過程如下
首先利用準直儀和u表調整雷射讀取頭安裝基座，使得其底面與側面都與光具座導軌平行；在安裝基座前方導軌上放置一接收屏，用來觀測光斑；調整雷射器的方位，使得雷射器發出的橢圓光長軸處於豎直方向，將雷射器固定在安裝基座上；放置準直鏡在安裝孔中，調整準直鏡的前後位置，使得前後移動光具座上的接收屏，接收屏上的光斑大小和位置都無變化；在基座的整形稜鏡安裝臺上放置整形稜鏡，微調整形稜鏡在安裝臺上的角度，使得前後移動光具座上的接收屏，接收屏上的光斑大小和位置都無變化；在整形稜鏡後放置一直徑為4的圓形光攔，在接收屏上得到光強分布均勻的圓形平行光束；在安裝基座上放置偏振分光稜鏡，同時在LD光功率反饋控制處放置一個外徑10，內徑為6，長40mm的套筒，觀察偏振分光稜鏡的前方接收屏上的光斑以及經過的套筒出射光斑，調整偏正分光稜鏡，使得前後移動接收屏，接收屏上的光斑大小位置無變化，而且經套筒的出射光斑位於套筒中心；調整準直儀，使得準直儀的出射雷射垂直與反射鏡的安裝基面，此時準直儀的屏幕上有紅光光斑在屏中心上。關閉準直儀的雷射，放置反射鏡，使出射的藍光射入到準直儀內部，此時準直儀的屏幕上出現一圓形的藍光光斑，微調反射鏡的位置，使得藍光光斑位於準直儀屏幕中心，此時說明經反射鏡後光束垂直水平面向上射出；將1/4波片安裝在有中心孔的機械平板內，將此機械平板放置在反射鏡的上方，觀察經過1/4波片的光斑，要求出射光斑位於1/4波片的中心；將帶有物鏡的力矩器放置在設計好的機械件上，然後將整個機械件放置在帶有1/4波片的機械平板上方，通過機械結構保證物鏡與1/4波片同軸；將單透鏡、平板玻璃和柱面鏡組裝在一機械套筒裡面，然後將套稅筒放置於安裝基座的孔裡面，在物鏡上方放置藍光光碟，在柱面鏡套筒外面放置一顯微鏡，觀測經過柱面鏡後的象散光斑。調整藍光光碟與物鏡的距離，在顯微鏡下能觀測到一橢圓斑，旋轉機械套筒，使得橢圓斑的長軸與水平方向成45度。
權利要求
1.一種高密度藍光光學讀取頭，其特徵在於該光學頭包括雷射器、第一準直鏡、整形稜鏡、圓形光闌、偏振分光稜鏡、第二準直鏡、雷射功率探測器、反射鏡、1/4波片、物鏡、單透鏡、平板玻璃、柱面鏡、信號探測器；其中所述的雷射器、第一準直鏡、整形稜鏡、圓形光闌、偏振分光稜鏡和反射鏡處於第一光軸線上；所述的雷射功率探測器、第二準直鏡、偏振分光稜鏡、單透鏡、平板玻璃、柱面鏡、信號探測器處於第二光軸線上，第一和第二光軸線互相垂直，偏振分光稜鏡置於第一、第二光軸線的交點上；所述的反射鏡、1/4波片、物鏡和被讀碟片置於第三光軸線上，第三和第一光軸線互相垂直，反射鏡置於第一、第三光軸線的交點上；從雷射器發出的發散光束經第一準直鏡準直為中心強度為橢圓形的平行光束，再經整形稜鏡整形為中心強度為圓形的平行光束，由圓形光闌從中心強度為圓形的平行光束中截取一光強分布均勻的圓形平行光束，經偏振分光稜鏡分光，使得其中大部分P偏振光通過，其中小部分P偏振光反射到第二準直鏡，經第二準直鏡會聚到信號探測器上，對雷射器的功率進行實時調整，通過的大部分P偏振光經反射鏡反射後，從與入射方向成90°的方向射出，經1/4波片後使P偏振光變為圓偏振光，經物鏡後將圓偏振光聚焦為一點，並通過被讀藍光光碟上信號坑岸的反射，再次通過物鏡變為平行的圓偏振光，平行的圓偏振光再次通過1/4波片，變為S偏振光，再次通過偏振分光稜鏡將S偏振光反射到單透鏡上聚焦，使得平行光變為匯聚光束，該匯聚光束通過平板玻璃和柱面鏡，產生像散信號，信號探測器接收像散信號，獲得碟片上所記錄的信號及用於光學頭伺服控制的聚焦誤差信號和循跡誤差信號。
全文摘要
一種使用藍光雷射的光學頭結構系統，該結構系統包括雷射器、準直鏡、整形稜鏡、偏振分光稜鏡、反射鏡、1/4波片、物鏡、碟片、單透鏡、平板玻璃、柱面鏡、信號探測器、信號聚光鏡、雷射功率探測器、圓形光欄。該系統特徵在於1.雷射器發出藍光波段雷射，該雷射為P偏振光，2.由準直鏡、整形稜鏡、圓形光欄對產生的雷射進行處理，得到光強分布均勻的圓形平行光束，3.由偏振分光稜鏡對產生的圓形平行P偏振光束進行分光，少量P偏振光反饋到功率探測器進行雷射器恆功率控制；絕大部分平行的P偏振光透過經過1/4波片後變為圓偏振光對光學碟片中的坑道信號數據進行聚光採集，4.由1/4波片將光學碟片表面坑道反射的圓偏振光轉化為S偏振光，S偏振光經過偏振分光稜鏡反射到信號探測器上，進行數據讀取。本發明解決光碟容量受限問題，可大大提高光碟的存儲容量。
文檔編號G11B7/135GK101025956SQ20071006305
公開日2007年8月29日 申請日期2007年1月26日 優先權日2007年1月26日
發明者馬建設, 陸軍輝, 潘龍法, 程雪岷, 嚴明銘, 李莉華, 齊國生, 沈全洪 申請人:清華大學