专利名称：一种采用双波长集成半导体激光器的光学头装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及光存储系统中的盘片读出技术，特别是一种适用于DVD和CD二者兼容的读出盘片的光学头装置。
技术背景随着光存储技术的发展，DVD系列产品已经广泛的进入了市场，由于DVD具有容量大的优点，单面单层DVD的容量是4.7G，双面双层DVD的容量是17G，而原来VCD的容量是650M，因此DVD正在迅速占领市场，成为消费者的新选择。但由于CD类光盘的广泛存在以及DVD和CD类光盘将在一定时期内共同存在，所以DVD的播放机和驱动器需要同时读取CD盘片和DVD盘片。根据DVD标准，DVD盘片的盘基厚度为0.6mm，而传统CD盘片的盘基厚度为1.2mm。由于DVD与CD盘盘基厚度及存储密度上存在差异，对二者的兼容读出带来了一定的问题。因此除拥有CD的解码器外，在设计DVD光学头时必须考虑到读取现有CD的能力。为了解决光学头的兼容问题，在DVD光学头设计上产生出多种方案，如两套独立读出系统、全息物镜、液晶光阑、双物镜等。另外，由于目前CD-R是全球销售量最大的可记录光存储介质，因此DVD光盘读出系统还必须兼容CD-R。因为CD-R介质在波长为650nm时的反射率小于10％，而在波长为780nm时的反射率大于70％，因此DVD光盘读出系统还必须具有双光源。
为了达到单面单层4.7GB的容量，DVD盘片的道间距和坑尺寸必须缩小。根据DVD标准，道间距是0.74微米，最小坑点大小为0.4微米。这种信息坑尺寸的减小要求分辨率更高的光学读出系统。在光盘系统中，光学系统的分辨率取决于读出光斑的大小，它与物镜的数值孔径(NA)和读出激光的波长(0)有关在DVD中，使用红光激光器(波长为635nm或650nm)的物镜，以满足读出光斑的要求。但是，随着NA的加大，读出系统的象差相应增加。因此用读DVD的光学头(NA＝0.6)去读CD信号将会引起较大的象差，从而不能正确恢复CD中的数据。当然，NA的减小将会使读出光斑尺寸变大，便实际上这是允许的。因此，在进行兼容CD的DVD光学头的设计时，必须考虑物镜有效数值孔径的影响，各方案也都考虑了这方面的因素。
目前市面上的双光源DVD光学头方案比较多，但是它们都采用了比较多的分离元件，元件数目多，装配调整工艺复杂。
发明内容
本实用新型提出的技术方案，其主要解决DVD和CD二者兼容的读出盘片的问题，以实现DVD和CD光路统一的目的，并采用集成化，使结构简单，装配调整工艺容易。
本实用新型设计的光源是一个双波长集成半导体激光光源，它至少包括双波长集成半导体激光器、平板玻璃反射面、光电探测器、准直镜、带有物镜的二维力矩器的伺服系统执行机构。这种采用双波长集成半导体激光器的光学头装置，它的光源是在单个基片上集成了两个半导体激光器芯片，一个波长是780nm，另一个波长是650nm，他们在水平方向的间距是0.1mm，在垂直方向的间距在5微米之内。650nm的光用来读取DVD的信号，780nm的光用来读取CD的信号。650激光器发出的光通过倾斜平板玻璃(BSP)的第一个反射面进行部分反射，然后被准直镜准直，准直后的平行光束再经过物镜汇聚在DVD光盘的信息层上。780nm激光器发出的光，完全通过第一个反射面，在第二个反射面上发生部分反射，由于45度角倾斜玻璃的作用，在通过BSP后，CD部分(780nm)的光轴和DVD部分(650nm)的光轴就完全统一了。
本实用新型中的物镜是专门设计的全息物镜，在它的表面是一组全息条纹，当用650nm的光束照射条纹时，条纹凸台和凹槽之间的位相差是2π的整数倍，这样它对650nm的光束来说就像不存在一样，此时它的数值孔径是0.6，同时它针对0.6mm厚的光盘基片进行像差校正。当用780nm的光束照射时，由于条纹的衍射作用，780nm光束的数值孔径和放大倍率都会发生变化，从而可以校正由于光盘基片变为1.2mm而引入的额外像差。
此外，由于CD部分的成像光路额外通过了一片倾斜平板玻璃，这片薄玻璃也会产生像散差，但是由于这片玻璃很薄，因此像散差很小，完全可以忽略。
本实用新型充分考虑到光盘信息坑的尺寸非常小，因此需要保证光点始终跟踪在信息轨道上。本实用新型通过一个带有物镜的二维力矩器及伺服系统来实现光点的实时跟踪，它由弹性支撑导线，物镜座、线圈、磁铁等组成，所述物镜安装在物镜架上，物镜架底部呈球面形，在物镜架一侧设有绕制在同一绝缘体上的寻迹线圈和聚焦线圈，寻迹线圈在绝缘体侧立面按纵向布置，聚焦线圈沿绝缘体横向布置，并通过连接于伺服系统接口的弹性支撑导线分别连接寻迹线圈和聚焦线圈。另外，在线圈的中一侧布置一块与绝缘体大小相近的磁铁，这样安装在物架上的物镜，通过控制线圈中的电流来控制物镜的上下左右运动。
此外由于650nm的激光器产生的是单模激光，因此对反射光比较敏感，为了抑制反射光和激光器本身产生的相干强度噪声，我们在激光器的驱动电流上叠加了高频成分。可以将相干强度噪声降低到可以忽略的程度。
本实用新型通过采用双波长集成半导体激光器使光学头的结构得到了简化，巧妙的应用双反射面平板玻璃实现了光轴的校正，使CD部分和DVD部分的光路实现了完全的统一。从而简化了生产工序，提高了成品率，降低了光学头的成本。此外，本方案是光学头技术也便于将来的升级。
附图1是双波长集成半导体激光器光学头系统原理图。
附图2是控制物镜运动的二维力矩器结构示意图。
图1中1-波长为650nm的激光芯片，2-波长为780nm的激光器芯片，3-第一反射面倾斜平板玻璃，4-第二反射面倾斜平板玻璃，5-光电探测器，6-准直镜，7-物镜，8-光盘；图2中9-底座，10-物镜架，11-物镜，12-绝缘体，13-寻迹线圈，14-聚焦线圈，15-磁铁，16-弹性支撑导线，17-支架立板。
具体实施方式
本实用新型在实施时，应将二块平板玻璃反射面叠加倾斜45°角和准直镜固定在机架上，将物镜固定在二维力矩器上，激光器和光电探测器焊接在柔性线路板上并放在机架中，然后调整光电探测器的三维位置，双波长LD的前后位置和二维力矩器的倾角，调整完毕后点胶固定。本实用新型DVD的跟踪伺服信号用位相差法提取，CD的跟踪伺服信号用推挽法提取。
权利要求1.一种采用双波长集成半导体激光器的光学头装置，它至少包括一个双波长集成半导体激光光源，倾斜平板玻璃反射面，准直镜，物镜及二维力矩器组成，其特征在于所述的双波长集成半导体激光器的单个基片上集成了两个半导体激光芯片，分别发出二个不同的波长，并通过与平行光轴夹角45°角的平板玻璃第一反射面和第二反射面，将光轴转变成垂直方向，经过准直镜准直后的光束，再经过由二维力矩器控制的物镜汇聚到光盘的信息层上。
2.根据权利要求1所述的一种采用双波长集成半导体的激光器的光学头装置，其特征在于集成的两个半导体激光芯片，发出第一反射面的光束波长是650nm，发出第二反射面的光束波长是780nm，它们在水平方向的间距是0.1mm，而垂直方向的间距在5微米之内。
3.根据权利要求1所述的一种采用双波长集成半导体激光器的光学头装置，其特征在于激光器发出的650nm光束通过与平行光轴夹角45°的平板玻璃第一反射层发生部分反射，将光轴变为垂直方向，激光器发出的780nm光束经过第一个反射层时，则为发生反射，折射后的光束在第二表面发生部分反射，反射光再经过第一个反射层表面折射后光轴也转变为垂直方向，通过调节两层反射面之间的距离改变780nm光束偏移的大小。
4.根据权利要求1所述的一种采用双波长集成半导体激光器的光学头装置，其特征在于所述的二维力矩器由弹性支撑导线，物镜架，线圈，磁铁组成，其物镜安装在物镜架上，物镜架底部呈球面形，在物镜架一侧设有绕制在同一绝缘体上的寻迹线圈和聚焦线圈，寻迹线圈在绝缘体侧位面纵向布置，聚焦线圈沿绝缘体横向布置，并通过连接于伺服系统接口的弹性支撑导线分别连接寻迹线圈和聚焦线圈，在线圈的另一侧布置一块与绝缘体大小相近的磁铁。
5.根据权利要求1所述的一种采用双波长集成半导体激光器的光学头装置，其特征在于全息物镜的表面有一组凸台、凹槽全息条纹，在650nm光束照射时，条纹凸台和凹槽之间的位相差是2π的整数倍。
专利摘要本实用新型双波长集成半导体激光器的光学头装置,其主要解决DVD和CD二者兼容的读出盘片问题。它的光源是在激光器的单基片上集成了两个半导体芯片,一个波长780nm,一个波长650nm,650nm激光器发出的光通过45°角平板玻璃的第一个反射面进行部分反射,然后被准直,准直后的平行光束再经过物镜汇聚在DVD光盘的信息层上,780nm的激光器发出的光,完全通过第一反射面,在第二反射面发生部分反射,由于45°角平板玻璃的作用,780nm的光轴和650nm的光轴就完全统一了。本实用新型结构简单,兼容性稳定。
文档编号G11B7/12GK2507106SQ0125204
公开日2002年8月21日 申请日期2001年9月30日 优先权日2001年9月30日
发明者王继平, 阮玉, 何书开, 李颖杰 申请人:武汉朗迪光电子技术有限公司