专利名称：双波长光学头装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及光存储系统中的盘片读出装置，特别是一种适用于DVD和CD的读出、记录和可擦写盘片的光学头装置。
目前广泛存在的两种类型的双波长光学头，分别是全息光学元件(HOE)型和可变增益型。在HOE型中，一个全息光学元件的波长选择器通过对不同波长的衍射效率来补偿球差和控制NA。当物镜沿着光盘半径方向移动时，没有象差产生，因此具有宽视场的特性。然而HOE的衍射效率对于780nm波长的光没有达到100％。在可变增益型中，是根据物镜的放大倍率随波长而变化对球差进行补偿，而通过对不同的波长选择口径来控制NA。在可变口径处没有附加的能量损失，因此具有较高的光能利用率特性。但对780nm波长的光，当物镜沿光盘的半径方向移动时，会产生彗差。
本发明的技术解决方案如下一种双波长光学头装置，包括分别由一个激光二极管和信号采集光学系统组成的650nm和780nm光学系统、干涉滤波器、物镜及驱动器，其特征是在物镜与干涉滤波器之间插入一波长选择滤波器。
该波长选择滤波器的直径小于物镜的有效直径，是在一玻璃衬底上的自内向外由同心的相位滤波部分和干涉滤波部分组成，所说的相位滤波部分为SiO2材质，其横截面具有多重梯状结构，总的梯级数定为4，相邻梯级之间的相位差为φ＝2π(n-1)h/λ，其中n为折射率，h为梯级厚度，对于650nm波长的光波φ设计为2π，对于780nm波长的光波φ为1.67π，相邻梯级之间的高度差为0.4μm；干涉滤波部分为干涉滤波介质膜层，对650nm波长的光高透过，而对780nm波长的光高反射。
本发明双波长光学头兼具全息光学元件(HOE)型和可变增益型的优点，不仅适用于读出光盘系统，而且适用于记录和可擦写光盘系统，是多功能的，CD、DVD兼容的光学头系统。
附图
2是波长选择滤波器的平面结构示意图。
附图3是波长选择滤波器的横截面示意图。
图中1-干涉滤波器，2-波长选择滤波器，3-物镜，4-盘基厚度为1.2mm的光盘，5-盘基厚度为0.6mm的光盘；图2中6-相位滤波部分，7-物镜的有效直径，8-干涉滤波部分；图3中6-相位滤波部分，8-干涉滤波部分。
该波长选择滤波器2的直径小于物镜3的有效直径，是在一玻璃衬底21上自内向外由同心的相位滤波部分6和干涉滤波部分8组成，所说的相位滤波部分6为SiO2材质，其横截面具有多重梯状结构，总的梯级数定为4，相邻梯级之间的相位差为φ＝2π(n-1)h/λ，其中n为折射率，h为梯级厚度，对于650nm波长的光波φ设计为2π，对于780nm波长的光波φ为1.67π，相邻梯级之间的高度差为0.4μm；干涉滤波部分8为干涉滤波介质膜层，对650nm波长的光高透过，而对780nm波长的光高反射。
650nm波长的光用于盘基厚度为0.6mm的光盘，780nm波长的光用于盘基厚度为1.2mm的光盘；干涉滤波器1，用来分解、复用两种光波长的光束；物镜3用于盘基厚度为0.6mm的光盘；在物镜3前有一个波长选择滤波器2；650nm和780nm的光学系统分别由一个激光二极管(图中未示)和信号采集光学系统(图中未示)组成，从激光二极管出射的650nm波长的光束，透过干涉滤波器1和波长选择滤波器2，通过物镜3聚焦在0.6mm盘基厚度的光盘4上，反射回来的光束沿着同样的光路直接进入相应的信号采集光学系统；而780nm波长的光束从另一个激光二极管射出，经过干涉滤波器1的反射，透过波长选择滤波器2，通过物镜3聚焦在1.2mm盘基厚度的光盘5上，从光盘反射回的光沿着同样的光路，直接进入相应的信号采集光学系统。
本发明中的波长选择滤波器由同心相位滤波部分和干涉滤波部分组成，分别在内外区域，其直径小于物镜的有效直径。干涉滤波部分透过650nm波长的光，反射780nm波长的光。由于650nm波长的光可以透过内外两个区域，它的NA就由物镜的有效直径决定，设计为0.6，而780nm的光只能透过内部区域，它的NA就由内部区域的直径决定，设计为0.45。相位滤波部分21由SiO2组成，而干涉滤波部分8是由交替的高折射率层和低折射率层组成的干涉滤波介质膜，两者都位于玻璃衬底上。
相位滤波部分6的横截面具有多重梯状结构，考虑到制作过程的难易度，总的梯级数定为4，相邻梯级之间的相位差为φ＝2π(n-1)h/λ，其中n为折射率，h为梯级厚度。对于650nm波长的光波φ设计为2π，为的是不影响透射光的相位分布。这种情况下，对于780nm波长的光波φ为1.67π，从而改变了入射光的相位分布。相位滤波部分的设计，使得由于不同盘基厚度导致的球差，对于780nm波长的光减小了，对于650nm波长的光，通过两个不同区域的相位差被设计为零，为的是避免超分辨或者切趾效应。相位滤波部分相邻梯级之间的高度差为1.4μm，干涉滤波部分的厚度为1.6μm。波长选择滤波器和物镜通过一个驱动器同时移动。
本发明具有高光能利用率和宽视场的特性，不仅适用于读出系统，而且适用于记录和可擦写光盘系统。
权利要求
1.一种双波长光学头装置，包括分别由一个激光二极管和信号采集光学系统组成的650nm和780nm光学系统、干涉滤波器、物镜及驱动器，其特征是在物镜与干涉滤波器之间插入一波长选择滤波器。
2.根据权利要求1所述的一种采用波长选择滤波器的双波长光学头装置，其特征在于该波长选择滤波器的直径小于物镜的有效直径，是在一玻璃衬底上自内向外由同心的相位滤波部分和干涉滤波部分组成，所说的相位滤波部分为SiO2材质，其横截面具有多重梯状结构，总的梯级数定为4，相邻梯级之间的相位差为φ＝2π(n-1)h/λ，其中n为折射率，h为梯级厚度，对于650nm波长的光波φ设计为2π，对于780nm波长的光波φ为1.67π，相邻梯级之间的高度差为0.4μm；干涉滤波部分为干涉滤波介质膜层，对650nm波长的光高透过，而对780nm波长的光高反射。
全文摘要
一种双波长光学头装置，包括分别由一个激光二极管和信号采集光学系统组成的650nm和780nm光学系统、干涉滤波器、物镜及驱动器，其特征是在物镜与干涉滤波器之间插入一波长选择滤波器。该装置具有较高光能利用率和宽视场的特性，从而不仅适用于读出，而且适用于记录和可擦写光盘系统。
文档编号G11B7/1381GK1440027SQ0311604
公开日2003年9月3日 申请日期2003年3月28日 优先权日2003年3月28日
发明者陈丹, 阮昊 申请人:中国科学院上海光学精密机械研究所