專利名稱：雙波長光學(xué)元件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種雙波長光學(xué)裝置，該雙波長光學(xué)裝置設(shè)置有多個用于向光盤發(fā)射不同波長激光束的發(fā)光元件，使得反射光的變化照射在光接收元件上，并且輸出結(jié)果作為光盤再現(xiàn)信號。
背景技術(shù)：
使用光學(xué)記錄介質(zhì)的裝置，比如壓縮盤(CD)播放器和數(shù)字通用盤(DVD)裝置，使用780nm波段的激光束播放CD并使用650nm波段的激光束播放DVD，因此不同的光盤裝置過去僅用于讀取(再現(xiàn))記錄在光盤的信息和向同樣的光盤上寫入(記錄)信息。近年來，市場上已經(jīng)出現(xiàn)了由單一的光學(xué)拾取器產(chǎn)生波長依據(jù)光盤的類型而不同的激光束的雙波長光學(xué)裝置。
這種雙波長光學(xué)裝置具有用于發(fā)射波長為780nm波段的激光束的發(fā)光元件(第一激光二極管)、用于發(fā)射波長為650nm波段的激光束的發(fā)光元件(第二激光二極管)、用于接收從這些發(fā)光元件發(fā)射到光盤上的反射光并且輸出光盤再現(xiàn)信號的光接收元件、設(shè)置在發(fā)光元件和光接收元件之間的光路上的預(yù)定位置上的光柵、反射鏡、透鏡以及光學(xué)系統(tǒng)的其它部件。注意，在上述的光學(xué)系統(tǒng)中，光學(xué)組件的部件為發(fā)光元件所共用。
在以這種方式構(gòu)成的雙波長光學(xué)裝置中，從每個發(fā)光元件發(fā)送的激光束穿過所述光柵、在其前向路徑上借助所述反射鏡發(fā)生偏轉(zhuǎn)并且借助所述透鏡聚焦在所述光盤上。通過所述透鏡、反射鏡等，使得從所述光盤反射回來的光照射在所述光接收元件上。記錄在所述光盤的記錄面上的信息是依據(jù)這一反射光的變化而讀取出來的。這樣，在雙波長光學(xué)裝置中，通過安裝CD用激光二級管和DVD用激光二極管并且共用所述光學(xué)系統(tǒng)，能夠兼具播放CD和DVD的能力。
不過，由于使用上述雙波長光學(xué)裝置進行的常規(guī)光盤讀取和寫入從發(fā)光元件發(fā)出的光波長不同并且此外還共用該光學(xué)系統(tǒng)，因此到所述發(fā)光元件和所述光接收元件的光路的長度變得相對而言彼此不同，從而出現(xiàn)了光路差。就是說，在具有上述結(jié)構(gòu)的實際裝置中，由聚焦偏移造成的焦點偏差的理論值為大約180μm。過去，由于這樣一種兩個不同波長的差異造成的光路差是借助接收從光盤反射回來的光的所述光接收元件的厚度與用作布設(shè)所述發(fā)光元件的基座的半導(dǎo)體晶片(子安裝臺(sub mount))的厚度之間的差來調(diào)節(jié)的。
不過，要通過光接收元件的厚度和安裝臺厚度的機加工來獲得作為理論值的、調(diào)整光路差的厚度是極端困難的。存在著這樣的問題所述裝置實際上是在保留有光路差的情況下使用的，因此光盤再現(xiàn)信號遭到了劣化。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于，提供一種雙波長光學(xué)裝置，該裝置能夠消除由于形成雙波長光學(xué)裝置時產(chǎn)生的波長差造成的光路差并且能夠抑制由于所述光路差造成的光盤再現(xiàn)信號劣化。
為了實現(xiàn)上述目的，按照本發(fā)明的雙波長光學(xué)裝置是這樣一種雙波長光學(xué)裝置用于從光盤上讀取數(shù)據(jù)和/或向該光盤上寫入數(shù)據(jù)，所述雙波長光學(xué)裝置設(shè)置有多個用于向光盤發(fā)射不同波長激光束的發(fā)光元件和用于接收從所述光盤反射回來的光的光接收元件，所述雙波長光學(xué)裝置的特征在于，所述發(fā)光元件設(shè)置在用于消除由于兩個不同波長之間的差造成的光路差的相關(guān)位置上。
在這種雙波長光學(xué)裝置中，發(fā)光元件設(shè)置在用于消除由于波長的差造成的光路差的相關(guān)位置上。即，即使在例如CD使用的發(fā)射具有780nm波段波長的激光束的激光二極管和DVD使用的發(fā)射具有650nm波段波長的激光束的激光二極管共用一個光學(xué)系統(tǒng)的情況下，也能夠消除光路之間的相對差，并且使得消除大部分的光路差成為可能。由此，消除掉了由于光路差造成的聚焦偏移，并且能夠抑制由于光路差造成的光盤再現(xiàn)信號的劣化。
此外，本發(fā)明的雙波長光學(xué)裝置提供了具有如下特征的上述雙波長光學(xué)裝置所述發(fā)光元件之一設(shè)置為使發(fā)光點位于激光束發(fā)射方向上的厚度中心的上側(cè)，并且所述發(fā)光元件的另一個設(shè)置為使發(fā)光點位于激光束發(fā)射方向的厚度中心的下側(cè)。
在該雙波長光學(xué)裝置中，在激光束發(fā)射方向的厚度方向上對發(fā)光元件的發(fā)光點進行調(diào)整成為了可能。即，能夠在光軸方向上調(diào)整發(fā)光點。由于這一原因，移動距離直接起到了調(diào)整焦點的距離的作用，從而可以實現(xiàn)聚焦偏移的有效調(diào)整。
此外，本發(fā)明的雙波長光學(xué)裝置提供了具有如下特征的上述雙波長光學(xué)裝置一個發(fā)光元件垂直翻轉(zhuǎn)，以將所述發(fā)光點定位在所述激光束發(fā)射方向上的厚度中心的上側(cè)。
在這種雙波長光學(xué)裝置中，在發(fā)光元件具有位于遠離激光束發(fā)射方向上的厚度中心的上側(cè)或下側(cè)的發(fā)光點的情況下，通過垂直地翻轉(zhuǎn)發(fā)光元件，不用進行切削加工即可容易地實現(xiàn)在光軸方向上對發(fā)光點的位置進行調(diào)整。
此外，本發(fā)明的雙波長光學(xué)裝置提供了具有如下特征的上述雙波長光學(xué)裝置所述發(fā)光元件沿著安裝面的頂部移動到用于消除所述光路差的相關(guān)位置上而得以設(shè)置。
在這種雙波長光學(xué)裝置中，通過設(shè)置沿著安裝面的頂部移動的所述發(fā)光元件，能夠消除所述光路差。在這種情況下，移動距離間接地起到了調(diào)整焦點距離的作用，因此，與沿著激光束發(fā)射方向上的厚度方向(即，光軸方向)調(diào)整發(fā)光點的情況不同，調(diào)整距離變小了，從而使得光路差的精細(xì)調(diào)整成為可能。


圖1是按照本發(fā)明的雙波長光學(xué)裝置的總體結(jié)構(gòu)的截面圖。
圖2是圖1中所示的雙波長光學(xué)裝置的主要部分的平面圖。
圖3A、3B和3C是發(fā)光元件的發(fā)光點的示意圖。
具體實施例方式
下面，將參照附圖對按照本發(fā)明的雙波長光學(xué)裝置的一個優(yōu)選實施例進行詳細(xì)的解釋說明。
附圖1是按照本發(fā)明的雙波長光學(xué)裝置的示意性結(jié)構(gòu)的截面圖；附圖2是附圖1中所示的雙波長光學(xué)裝置的主要部件的平面圖；而附圖3A、3B和3C是發(fā)光元件的發(fā)光點的說明圖。
按照本發(fā)明的雙波長光學(xué)裝置1具有多個(在本實施例中是兩個)發(fā)射具有不同波長的激光束的發(fā)光元件(激光二極管)3和5，這些發(fā)光元件平行地設(shè)置在半導(dǎo)體晶片(下文中，稱為子安裝臺7)上，該半導(dǎo)體晶片是基座。發(fā)光元件3發(fā)射例如用于壓縮盤(CD)的780nm波段的激光束，而發(fā)光元件5發(fā)射用于數(shù)字通用盤(DVD)的650nm波段的激光束。
子安裝臺7采用化學(xué)方法加工成附圖2中所示的漸高反射鏡9。該子安裝臺7設(shè)置在封裝件11上。封裝件11設(shè)置有與子安裝臺7相鄰設(shè)置的光接收元件13。該光接收元件13接收從未示出的光盤上反射回來的光，將該反射光的變化轉(zhuǎn)換為電信號，對輸出信號進行放大并將其輸出到封裝件11的外部。在封裝件11容納這些發(fā)光元件3和5以及光接收元件13的上部處，設(shè)置光學(xué)元件(例如，全息件或透鏡)。該光學(xué)元件15是通過在采用光學(xué)方法定位之后粘接到封裝件11上的基準(zhǔn)面上而固定的。
漸高反射鏡9是由半導(dǎo)體晶片構(gòu)成的，該半導(dǎo)體晶片蝕刻掉了一定厚度，從而形成了45度的斜坡，并且在表面上涂覆有高反射率膜(例如，反射系數(shù)R＝99.9％)。在發(fā)光元件3和5的激光束發(fā)射位置后(沿著附圖2的X軸方向向左)，形成有使用光接收元件的監(jiān)測器的光接收表面19和21。通過由所述使用光接收元件的檢測器來持續(xù)不斷地監(jiān)測兩個發(fā)光元件3和5的輸出，使得APC(自動功率控制)得以進行，從而發(fā)光元件3和5的輸出變成了定值并且驅(qū)動電流得到了控制。發(fā)光元件3和5是依據(jù)所安放的光盤的類型(CD或DVD)而有選擇地使用的。
這里，將給出具有這種結(jié)構(gòu)的雙波長光學(xué)裝置1的光路的解釋說明。
從發(fā)光元件3和5發(fā)出的激光束17沿著附圖1中的X軸前行，并且由形成在子安裝臺7上的漸高反射鏡9彎折(偏轉(zhuǎn))90度，彎折到了該圖中的Y軸方向上。由漸高反射鏡9彎折的光線穿過設(shè)置在封裝件11上的光學(xué)元件15、穿過未示出的準(zhǔn)直透鏡和設(shè)置在光學(xué)拾取器(OP)上的物鏡，最終聚焦到了未示出的光盤上。
從所述光盤表面上反射回來的光線穿過所述物鏡和所述準(zhǔn)直透鏡并照射在設(shè)置所述封裝件11上的光學(xué)元件15上。照射到光學(xué)元件15上的激光束17由形成在表面上的光柵柵格、透鏡等等在光路中進行分光。經(jīng)過分光的光成為反射光25并照射在設(shè)置在封裝件11內(nèi)部的光接收元件13上。該光接收元件13放大并輸出光盤再現(xiàn)信號和進行OP致動器控制所需的控制信號。
不過，發(fā)光元件3和5設(shè)置在用于消除由于兩個不同的波長的差異而造成的光路差的相關(guān)位置上。
如附圖3A所示，發(fā)光元件3和5具有發(fā)光點3a和5a，這兩個發(fā)光點位于激光束發(fā)射方向上的厚度中心27的下側(cè)。例如，在發(fā)光元件3和5的厚度A為120到180μm的情況下，壓縮盤(CD)使用的發(fā)光元件3具有處于與底面之間的距離為B1＝2.3μm的位置上的發(fā)光點3a。此外，數(shù)字通用盤(DVD)使用的發(fā)光元件5具有處于與底面之間的距離為B2＝1.2μm的位置上的發(fā)光點5a。
在這樣的具有從厚度中心27偏離(偏移)的發(fā)光點3a和5a的發(fā)光元件3和5中，作為借助發(fā)光元件3和5的相關(guān)位置消除光路差的模式，可以提出發(fā)光元件3和5之一的布設(shè)方式，從而使得發(fā)光點在激光束發(fā)射方向上位于遠離厚度中心27的上側(cè)，和另一個發(fā)光元件的布設(shè)方式，從而使得發(fā)光點在激光束發(fā)射方向上位于遠離厚度中心27的上側(cè)。在這種情況下，在激光束發(fā)射方向上沿著厚度方向?qū)Πl(fā)光元件3和5的發(fā)光點3a和5a進行調(diào)整成為可能。即，能夠在光軸方向上調(diào)整發(fā)光點3a和5a，因此，移動距離直接起到了調(diào)整焦點的距離的作用，從而能夠?qū)崿F(xiàn)聚焦偏移的有效調(diào)整。
發(fā)光點3a和5a之間的這樣一種位置關(guān)系可以通過這樣的方法來實現(xiàn)垂直翻轉(zhuǎn)發(fā)光元件3，以致如附圖3B所示，相對于激光束發(fā)射方向的厚度中心27垂直地翻轉(zhuǎn)發(fā)光點3a。即，發(fā)光元件5具有設(shè)置得位于子安裝臺7的焊料和銀糊焊接表面?zhèn)壬?下文中稱為“下接”)的發(fā)光點5a，而將另一個發(fā)光元件3設(shè)置為使發(fā)光點3a位于上側(cè)上(與焊接面相反的一個)(下文中稱為“上接”)。
更加具體地講，將發(fā)光元件3和發(fā)光元件5制備成如附圖3C所示那樣。在發(fā)光元件3是用于CD的具有780nm波段波長的基于AlGaAs的半導(dǎo)體激光器的情況下，例如，它包括n型GaAs基板31，在該基板31上，外延地生長由n型AlGaAs層33構(gòu)成的第一包層、AlGaAs活性層35、由p型AlGaAs層37構(gòu)成的第二包層，并且在它們上面，通過接觸層形成P型電極39，等等。在晶體生長的時候，GaAs基板31為例如450μm，不過為了便于劈開以形成半導(dǎo)體激光器的振蕩器端面，在晶體生長完成之后通過研磨(lapping)將該厚度減小了80μm到大約200μm，通常例如會到大約180μm。
通過同樣的方式，在發(fā)光元件5是用于DVD的具有650nm波段波長的基于AlGaInP的半導(dǎo)體激光器的情況下，例如，它包括n型GaAs基板41，在該基板41上，外延地生長由n型AlGaP層43構(gòu)成的第一包層、GaInP活性層45、由p型AlGaP層47構(gòu)成的第二包層，并且此外在它們上面，通過接觸層形成P型電極49，等等。通過與發(fā)光元件3相同的方式，借助研磨使GaAs基板41變薄以獲得預(yù)定的厚度。將該發(fā)光元件5安裝成基板一側(cè)處于頂部，就是說，晶體生長層一側(cè)面向下。
發(fā)光元件3的發(fā)光點3a與發(fā)光元件5的發(fā)光點5a之間的高度差為例如180μm或基本上與發(fā)光元件3和5之間的180μm光路差相配。
通過采用按照這樣的方式相對于激光束發(fā)射方向上的厚度中心27垂直翻轉(zhuǎn)發(fā)光點3a和5a之一以垂直翻轉(zhuǎn)發(fā)光點的模式，不用切削加工等就能夠容易地調(diào)整發(fā)光點在光軸方向上的位置。
由此，可以將發(fā)光元件3和5的發(fā)光點3a和5a在光路方向上的位置間隔設(shè)置為120到180μm(當(dāng)使用可見射線激光器和紅外線激光器作為激光器時)，從而可以消除掉光路差。就是說，實際裝置中存在的理論值為180μm的聚焦偏移可以得到消除。
上面，針對發(fā)光元件3和發(fā)光元件5分別為用于CD的具有780nm波段波長的基于AlGaAs的半導(dǎo)體激光器和用于DVD的具有650nm波段波長的基于AlGaInP的半導(dǎo)體激光器的情況進行了解釋說明，但是本發(fā)明并不局限于這些半導(dǎo)體激光器的組合。即，按照本發(fā)明，只要有不同波長的半導(dǎo)體激光器的組合就足夠了。例如，可以是具有405nm波段波長的基于GaN的半導(dǎo)體激光器和具有650nm波段波長的基于AlGaInP的半導(dǎo)體激光器。此外，也可以是，例如，具有405nm波段波長的基于GaN的半導(dǎo)體激光器和具有780nm波段波長的基于AlGaAs的半導(dǎo)體激光器的組合。
此外，也可以提出這樣一種方式作為借助發(fā)光元件3和5的相關(guān)位置來消除光路差的模式通過沿著安裝面(子安裝臺7)將發(fā)光元件3和5移動到能夠消除光路差的相關(guān)位置上來布設(shè)發(fā)光元件3和5。即，通過借助發(fā)光元件3和5沿著安裝面的頂部進行移動來進行的布設(shè)，使得消除光路差成為可能。在這種情況下，移動距離間接地起到了調(diào)整焦點距離的作用，因此，與沿著激光束發(fā)射方向上的厚度方向(即，光軸方向)調(diào)整發(fā)光點3a和5a的情況不同，調(diào)整距離變小了，從而使得光路差的精細(xì)調(diào)整成為了可能。由此，聚焦偏移的精細(xì)調(diào)整成為了可能，并且能夠?qū)⒐獗P再現(xiàn)信號的劣化抑制到最低限度。
按照雙波長光學(xué)裝置1，將發(fā)光元件3和5布設(shè)在用于消除由于波長的差異造成的光路差的相關(guān)位置上。即，將發(fā)光元件3和5之一設(shè)置為上接，而將另一個設(shè)置為下接。因此，即使在例如CD使用的發(fā)射具有780nm波段波長的激光束的激光二極管和DVD使用的發(fā)射具有650nm波段波長的激光束的激光二極管共用單一的光學(xué)系統(tǒng)的情況下，也能夠消除光路之間的相對差，并且使得消除幾乎所有的光路差成為可能。由此，消除掉了由于光路差造成的聚焦偏移，并且能夠抑制由于光路差造成的光盤再現(xiàn)信號的劣化。
此外，通過將兩個發(fā)光元件3和5設(shè)置為前后(在附圖2中箭頭31所示的方向上)偏移，能夠?qū)崿F(xiàn)發(fā)光元件之間的光路差的精細(xì)調(diào)整，從而通過對生產(chǎn)系統(tǒng)進行調(diào)整，也能夠容易地實現(xiàn)光路差的消除。
請注意，在本發(fā)明的實施例中，給出的是，對整體地形成有發(fā)光元件3和5以及光接收元件13的集成光學(xué)裝置的解釋說明，但是也可以將本發(fā)明以同樣的方式應(yīng)用于僅由不具有光接收元件13的雙波長光學(xué)裝置構(gòu)成的裝置中，并且將會表現(xiàn)出與上述相同的效果。
如上面所作的詳細(xì)說明，按照依據(jù)本發(fā)明的雙波長光學(xué)裝置，給出了設(shè)置有多個用于發(fā)射不同波長的激光束的發(fā)光元件和用于接收從光盤反射回來的光的光接收元件的雙波長光學(xué)裝置，其中所述發(fā)光元件設(shè)置在用于消除由于兩個不同波長之間的差而產(chǎn)生的光路差的相關(guān)位置上，從而大部分所述光路差能夠得以消除，并且能夠抑制由于所述光路差造成的光盤再現(xiàn)信號的劣化。
權(quán)利要求
1.一種雙波長光學(xué)裝置，用于從光盤上讀取數(shù)據(jù)和/或向該光盤上寫入數(shù)據(jù)，所述雙波長光學(xué)裝置設(shè)置有多個向光盤發(fā)射不同波長的激光束的發(fā)光元件和接收從所述光盤反射回來的光的光接收元件，所述雙波長光學(xué)裝置的特征在于，所述發(fā)光元件設(shè)置在用于消除由于兩個不同波長之間的差造成的光路差的相關(guān)位置上。
2.按照權(quán)利要求1所述的雙波長光學(xué)裝置，所述雙波長光學(xué)裝置的特征在于，所述發(fā)光元件之一設(shè)置為使發(fā)光點位于在激光束發(fā)射方向上的厚度中心的上側(cè)，并且所述發(fā)光元件的另一個設(shè)置為使發(fā)光點位于在激光束發(fā)射方向的厚度中心的下側(cè)。
3.按照權(quán)利要求2所述的雙波長光學(xué)裝置，所述雙波長光學(xué)裝置的特征在于，對發(fā)光元件進行垂直翻轉(zhuǎn)，以將所述發(fā)光點定位在所述激光束發(fā)射方向上的厚度中心的上側(cè)。
4.按照權(quán)利要求1所述的雙波長光學(xué)裝置，所述雙波長光學(xué)裝置的特征在于，所述發(fā)光元件設(shè)置成沿著安裝面的頂部移動到用于消除所述光路差的相關(guān)位置上。
全文摘要
一種雙波長裝置，其能夠消除由于在兩個波長的元件集成在一個單元中時出現(xiàn)的波長之間的差造成的光路差，抑制可能由所述光路差造成的光盤再現(xiàn)信號的劣化。該對光盤進行讀取/寫入操作的雙波長裝置包括多個用于向該光盤發(fā)射不同波長的激光(17)的發(fā)光元件(3，5)和用于接收從所述光盤反射回來的光的光接收元件(13)，其中，各個所述發(fā)光元件(3，5)設(shè)置在能夠消除由于不同波長之間的差造成的光路差的相關(guān)位置。
文檔編號G11B7/12GK1639782SQ0380563
公開日2005年7月13日 申請日期2003年6月3日 優(yōu)先權(quán)日2002年6月3日
發(fā)明者稻垣勝人 申請人:索尼株式會社