专利名称：光学传感器及其高频叠加模块的制作方法
技术领域：
本发明涉及配备在信息记录/重放设备中的光学传感器和高频叠加模块，这种信息记录/重放设备采用了光学记录介质如DVD、MD、和CD。
激光二极管的光输出是作为纵向模的振荡波长模的输出之和。由于温度变化使光输出很可能变化使得在采用单一振荡波长的单模时比采用若干振荡波长的多模更有可能发生噪音。
出于这样的原因，例如，日本专利公开JP-B-59-9086/(1984)公开了在多模激励激光二极管的条件下，在激励激光二极管的直流上叠加高频叠加模块电流。图6A示出了采用高频叠加来激励激光二极管的高频叠加模块的相关技术的电路配置方框图。图6B是图6A的电路图。
在图6A和6B中，编号1表示激光二极管，编号2表示光探测器二极管，编号3表示用于激励这些二极管的高频叠加模块。高频叠加模块3带有一个电源端子4用于馈送功率以激励光探测器二极管2，电源端子5用于通过滤波器6给激光二极管1馈送直流，振荡电路7用于给激光二极管1馈送高频电流，振荡电路7的直流电源端子8，滤波器9用于防止高频振荡频率被反馈回电源端子8，和阻抗匹配电路10用于提供激光二极管1同侧的阻抗匹配。
如图6B所示，滤波器6、9分别包括电感L3、L4。振荡电路7包括晶体管Q1、电容C1至C3和C6、电感L1、L2和电阻R1至R3。阻抗匹配电路10包括电容C4、C5。
振荡电路7包括利用LC共振现象的振荡电路。振荡电路7以几百兆赫兹的频率进行振荡并且在来自电源端子5的直流上叠加高频从而激励激光二极管1。激光二极管1产生的光输出在预设波长间隔的多个波长中有若干峰。这些峰的包络构成了峰脊(crest)的形状。即，利用激光束的多个纵向模来防止模的间歇振荡噪音。
在图6B的电路中，连接电源端子5并用来给激光二极管1馈送直流的电源与连接电源端子8的振荡电路7的电源相分离。因此，关闭激光二极管1不会停止振荡电路7的连续运行。为了停止运行，有必要在远离馈送直流给激光二极管1的电源开关之外安装一个振荡电路7的电源开关，并且同时接通/关闭这些开关。
如上所述，相关技术的高频叠加模块包括用于利用直流激励激光二极管的电源端子5和用于激励振荡电路7的电源端子8。另外，有必要配置滤波器6、9以防止高频传播进入各电源端子5、8。这使得难以缩减高频叠加模块。
如果只接通或者关闭用于给激光二极管馈送直流的电源，那么振荡电路继续运行从而引起噪音。为防止该噪音，有必要配置一个开关以便将振荡电路7与馈送直流给激光二极管的电源分离开。这使得光学传感器的配置复杂化。
本发明的第一方面是用于光学传感器的高频叠加模块，该模块将高频电流叠加在光学传感器的激光二极管的直流上并且馈送该经过叠加的电流，其中，用来给激光二极管馈送高频的振荡电路至少包括一个有源部件和若干无源部件，并且用来给激光二极管馈送直流的电源还被用作该振荡电路的电源。
在这种高频叠加模块中，振荡电路的专用电源成为不必要的。因此，可以省去专用电源、电源端子和例如，电源端子与振荡电路之间的滤波器，的无源部件，由此，使配置得以简化并使模块得以缩减。当激光二极管的电源关闭时，振荡电路的电源也关闭而不产生噪音。
本发明的第二方面是光学传感器，该光学传感器至少包括一个根据本发明第一方面的高频叠加模块，以及至少包括一个由高频叠加模块激励的激光二极管。
通过这种方式，采用高频叠加模块进行配置的光学传感器使高频叠加模块本身的规模得以缩减并且将激光二极管的电源电路统一成为单一的电路。这简化了光学传感器的配置，缩减了光学传感器的规模。
振荡电路12被连接在接点15与地16之间，其中接点15位于滤波器14与激光二极管1之间，即振荡电路与激光二极管并联。振荡电路12包括一个包含晶体管Q1的有源部件和若干无源部件如电容C1至C3，电感L1、L2，以及电阻R1至R3。振荡电路以几百兆赫兹的高频振荡。滤波器14包括电感L3。
通过这种方式，利用电源端子12馈送直流和给振荡电路12馈送功率，从而使振荡电路的专用电源成为不必要的。这样一来免除了对电源端子8、位于振荡电路专用电源和振荡电路之间的滤波器9、以及用于布置滤波器的电线的需求，而这些部件在相关技术中是必不可少的。这简化并且缩减了系统。如
图1B和1C所示，可以在振荡电路12与激光二极管1之间安置一个阻抗匹配电路，例如电感L5和电容C7。
采用的光学传感器配置如下该光学传感器至少包括一个本实施方案的高频叠加模块以及至少包括一个由高频叠加模块激励的激光二极管1和光探测器二极管2，该高频叠加模块本身可以缩减并且可以把激光二极管的电源电路统一成单一电路。这简化了光学传感器的配置并缩减了光学传感器。
即使在共享单电源端子的配置情况下，如下文所述也已经实现了多模。图3A示出了用于测量以下能见度的米歇尔森干涉仪(Michelson interferomenter)的配置。
(Pmax-Pmin)/(Pmax+Pmin)这里Pmax是光强的最大值，Pmin是光强的最小值。
在图3A中，被测的高频叠加模块21包括相关技术的高频叠加模块或者根据本发明的高频叠加模块，该高频叠加模块与电源20相连接以激励激光二极管1。激光二极管1产生的激光束通过准直透镜被准直成平行光线。该平行光线通过束流分离器(beam splitter)23在固定镜24处被反射并且透射到移动镜25上。从镜子24、25反射的光又通过束流分离器23被合并成单束光线并通过聚光透镜26由光探测器二极管27探测。
在该设备中，当移动镜25沿光轴方向平移时，从该移动镜反射光的光程长度和从移动镜24反射光的光程长度通过束流分离器23产生干涉。当移动镜25连续平移以改变光程长度时，所获得的干涉曲线示于图3B中。在以纵向多模振荡的激光二极管中，其光谱不包括真正的单模而是包括若干侧模。因此如图3B所示，峰出现在V-Δ(光程差)特性的包络上。
在图3B中，光程差0的峰Ia与下一个原始峰Ib之比γ(＝Ib/Ia)称为能见度V的阻尼比。当γ＝1时，激光二极管发出的光是完全相干光(波长、相位、波前均是符合相干条件)。当γ＝0时，该光是非相干光。即，原始峰值Ib越小，频率叠加的越多。该系统运行在多模条件下。
表1给出了相关技术产品与根据本发明开发产品的单模之间的γ值比较、相关技术产品与根据本发明开发的产品的相应振荡频率和工作电源电流之间的比较。图4示出了仅以直流激励激光二极管1的V-Δ特性。在此情况下，如表1所示，γ值为98.7％。
表1
图5A示出图6所示的相关技术的高频叠加模块的V-Δ特性并且相应的γ值为64.4％。图5B示出图1A和2所示的根据本发明高频叠加模块的V-Δ特性以及采用与相关技术相同的工作电流的相应的γ值为59.7％，这表明实现了更有效的运行。
根据本发明的第一方面，振荡电路的专用电源成为不必要的。因此，可以省去专用电源、电源端子、和无源部件如电源端子与振荡电路之间的滤波器。这简化并且缩减了配置。当激光二极管的电源关闭时，高频叠加模块的电源也关闭，因而不会产生噪音。当激光二极管的电源关闭时，振荡电路的电源也关闭，因而不会产生噪音。
根据本发明的第二方面，该高频叠加模块本身也可以进行缩减并且激光二极管的电源电路可以统一成一个单一的电路。这简化了光学传感器的配置并且缩减了该光学传感器。
权利要求
1.一种用于光学传感器的高频叠加模块，该模块将高频电流叠加在光学传感器的激光二极管的直流上，所述模块包括振荡电路，该电路将所述高频馈送至所述激光二极管，该电路至少包括一个有源部件和若干无源部件；以及电源，该电源将所述直流馈送至所述激光二极管并且还被用作所述振荡电路的电源。
2.权利要求1的高频叠加模块，该模块还包括安置于振荡电路与激光二极管之间的阻抗匹配电路。
3.一种光学传感器，该传感器包括激光二极管；和高频叠加模块，该模块将高频电流叠加在激光二极管的直流上，所述模块包括振荡电路，该电路将所述高频馈送至所述激光二极管，该电路至少包括一个有源部件和若干无源部件；以及电源，该电源将所述直流馈送至所述激光二极管并且还被用作所述振荡电路的电源，其中所述激光二极管由所述高频叠加模块激励。
全文摘要
一种用于光学传感器的高频叠加模块,该模块减少了器件的数量,有助于缩减传感器规模,并且当馈送直流至激光二极管的电源关闭和光学传感器采用该高频叠加模块时使振荡电路关闭。用于将高频馈送至激光二极管的振荡电路至少包括一个有源部件和若干无源部件如电容、电阻和电感。用于将直流馈送至激光二极管的电源还用作该振荡电路的电源。
文档编号H01S5/062GK1372258SQ02105129
公开日2002年10月2日 申请日期2002年2月22日 优先权日2001年2月22日
发明者田中正通 申请人:Tdk株式会社