專利名稱：一種高密度藍(lán)光光學(xué)讀取頭的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種基于藍(lán)光激光器的高密度藍(lán)光(Blu-ray)光學(xué)讀取頭，屬于光存儲技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
在下一代光存儲設(shè)備藍(lán)光光盤中，光學(xué)讀取頭仍為其核心部分。Blu-ray技術(shù)采用波長為450nm的藍(lán)光激光，通過數(shù)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(lán)光光盤的盤片結(jié)構(gòu)中采用了0.1mm厚的光學(xué)透明保護(hù)層，以減少盤片在轉(zhuǎn)動過程中由于傾斜而造成的讀寫失常，這使得盤片數(shù)據(jù)的讀取更加容易，并為極大的提高存儲密度提供了可能。
由于光斑尺寸的減小，所以藍(lán)光光盤的道間距減小至0.32μm，最短信息坑長度為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(kuò)展了5倍，由于藍(lán)光在支持高清晰數(shù)字電視(HD-TV)和高密度移動存儲方面有著巨大優(yōu)勢，所以它將成為下一代主流的光存儲技術(shù)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提出一種高密度藍(lán)光(Blu-ray)光學(xué)讀取頭，利用基于藍(lán)光激光器的藍(lán)光激光，根據(jù)激光器的光學(xué)參數(shù)，設(shè)計(jì)相對應(yīng)的光學(xué)元件，然后完成整體光路的設(shè)計(jì)與調(diào)整，以提高光盤存儲的容量。
本發(fā)明提出的高密度藍(lán)光(Blu-ray)光學(xué)讀取頭，包括激光器、第一準(zhǔn)直鏡、整形棱鏡、圓形光闌、偏振分光棱鏡、第二準(zhǔn)直鏡、激光功率探測器、反射鏡、1/4波片、物鏡、單透鏡、平板玻璃、柱面鏡、信號探測器；其中所述的激光器、第一準(zhǔn)直鏡、整形棱鏡、圓形光闌、偏振分光棱鏡和反射鏡處于第一光軸線上；所述的激光功率探測器、第二準(zhǔn)直鏡、偏振分光棱鏡、單透鏡、平板玻璃、柱面鏡、信號探測器處于第二光軸線上，第一和第二光軸線互相垂直，偏振分光棱鏡置于第一、第二光軸線的交點(diǎn)上；所述的反射鏡、1/4波片、物鏡和被讀盤片置于第三光軸線上，第三和第一光軸線互相垂直，反射鏡置于第一、第三光軸線的交點(diǎn)上；從激光器發(fā)出的發(fā)散光束經(jīng)第一準(zhǔn)直鏡準(zhǔn)直為中心強(qiáng)度為橢圓形的平行光束，再經(jīng)整形棱鏡整形為中心強(qiáng)度為圓形的平行光束，由圓形光闌從中心強(qiáng)度為圓形的平行光束中截取一光強(qiáng)分布均勻的圓形平行光束，經(jīng)偏振分光棱鏡分光，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(zhǔn)直鏡，經(jīng)第二準(zhǔn)直鏡會聚到信號探測器上，對激光器的功率進(jìn)行實(shí)時(shí)調(diào)整，通過的大部分P偏振光經(jīng)反射鏡反射后，從與入射方向成90°的方向射出，經(jīng)1/4波片后使P偏振光變?yōu)閳A偏振光，經(jīng)物鏡后將圓偏振光聚焦為一點(diǎn)，并通過被讀藍(lán)光光盤上信號坑岸的反射，再次通過物鏡變?yōu)槠叫械膱A偏振光，平行的圓偏振光再次通過1/4波片，變?yōu)镾偏振光，再次通過偏振分光棱鏡將S偏振光反射到單透鏡上聚焦，使得平行光變?yōu)閰R聚光束，該匯聚光束通過平板玻璃和柱面鏡，產(chǎn)生像散信號，信號探測器接收像散信號，獲得盤片上所記錄的信號及用于光學(xué)頭伺服控制的聚焦誤差信號和循跡誤差信號。
本發(fā)明提出的一種基于藍(lán)光(Blu-ray)激光器的高密度藍(lán)光光學(xué)讀取頭，可以得到較為理想的聚焦光斑和象散光斑。本發(fā)明的光學(xué)頭特點(diǎn)在于，激光光源使用的是波長更短的藍(lán)光激光，使用的物鏡的數(shù)值孔徑為0.85，由聚焦光斑半徑R=0.61λNA]]>可知該高密度藍(lán)光光學(xué)讀取頭能得到比DVD光學(xué)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(fā)明提出的藍(lán)光光學(xué)讀取頭的光路原理圖。
圖1中，1是激光器，2是第一準(zhǔn)直鏡，3是整形棱鏡，4是偏振分光棱鏡，5是反射鏡，6是1/4波片，7是物鏡，8是盤片，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(zhǔn)直鏡，14激光功率探測器，15是圓形光闌。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明提出的高密度藍(lán)光(Blu-ray)光學(xué)讀取頭，其光路原理圖如圖1所示，包括激光器1、第一準(zhǔn)直鏡2、整形棱鏡3、圓形光闌15、偏振分光棱鏡4、第二準(zhǔn)直鏡13、激光功率探測器14、反射鏡5、1/4波片6、物鏡7、盤片8、單透鏡9、平板玻璃10、柱面鏡11、信號探測器12；其中所述的激光器、第一準(zhǔn)直鏡、整形棱鏡、圓形光闌、偏振分光棱鏡和反射鏡處于第一光軸線上；所述的激光功率探測器、第二準(zhǔn)直鏡、偏振分光棱鏡、單透鏡、平板玻璃、柱面鏡、信號探測器處于第二光軸線上，第一和第二光軸線互相垂直，偏振分光棱鏡置于第一、第二光軸線的交點(diǎn)上；所述的反射鏡、1/4波片、物鏡和被讀盤片置于第三光軸線上，第三和第一光軸線互相垂直，反射鏡置于第一、第三光軸線的交點(diǎn)上。從激光器發(fā)出的發(fā)散光束經(jīng)第一準(zhǔn)直鏡準(zhǔn)直為中心強(qiáng)度為橢圓形的平行光束，再經(jīng)整形棱鏡整形為中心強(qiáng)度為圓形的平行光束，由圓形光闌從中心強(qiáng)度為圓形的平行光束中截取一光強(qiáng)分布均勻的圓形平行光束，經(jīng)偏振分光棱鏡分光，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(zhǔn)直鏡，經(jīng)第二準(zhǔn)直鏡會聚到信號探測器上，對激光器的功率進(jìn)行實(shí)時(shí)調(diào)整，通過的大部分P偏振光經(jīng)反射鏡反射后，從與入射方向成90°的方向射出，經(jīng)1/4波片后使P偏振光變?yōu)閳A偏振光，經(jīng)物鏡后將圓偏振光聚焦為一點(diǎn)，并通過被讀藍(lán)光光盤上信號坑岸的反射，再次通過物鏡變?yōu)槠叫械膱A偏振光，平行的圓偏振光再次通過1/4波片，變?yōu)镾偏振光，再次通過偏振分光棱鏡將S偏振光反射到單透鏡上聚焦，使得平行光變?yōu)閰R聚光束，該匯聚光束通過平板玻璃和柱面鏡，產(chǎn)生像散信號，信號探測器接收像散信號，獲得盤片上所記錄的信號及用于光學(xué)頭伺服控制的聚焦誤差信號和循跡誤差信號。
本發(fā)明設(shè)計(jì)的高密度藍(lán)光(Blu-ray)光學(xué)讀取頭，其調(diào)試過程如下
首先利用準(zhǔn)直儀和u表調(diào)整激光讀取頭安裝基座，使得其底面與側(cè)面都與光具座導(dǎo)軌平行；在安裝基座前方導(dǎo)軌上放置一接收屏，用來觀測光斑；調(diào)整激光器的方位，使得激光器發(fā)出的橢圓光長軸處于豎直方向，將激光器固定在安裝基座上；放置準(zhǔn)直鏡在安裝孔中，調(diào)整準(zhǔn)直鏡的前后位置，使得前后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；在基座的整形棱鏡安裝臺上放置整形棱鏡，微調(diào)整形棱鏡在安裝臺上的角度，使得前后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；在整形棱鏡后放置一直徑為4的圓形光攔，在接收屏上得到光強(qiáng)分布均勻的圓形平行光束；在安裝基座上放置偏振分光棱鏡，同時(shí)在LD光功率反饋控制處放置一個(gè)外徑10，內(nèi)徑為6，長40mm的套筒，觀察偏振分光棱鏡的前方接收屏上的光斑以及經(jīng)過的套筒出射光斑，調(diào)整偏正分光棱鏡，使得前后移動接收屏，接收屏上的光斑大小位置無變化，而且經(jīng)套筒的出射光斑位于套筒中心；調(diào)整準(zhǔn)直儀，使得準(zhǔn)直儀的出射激光垂直與反射鏡的安裝基面，此時(shí)準(zhǔn)直儀的屏幕上有紅光光斑在屏中心上。關(guān)閉準(zhǔn)直儀的激光，放置反射鏡，使出射的藍(lán)光射入到準(zhǔn)直儀內(nèi)部，此時(shí)準(zhǔn)直儀的屏幕上出現(xiàn)一圓形的藍(lán)光光斑，微調(diào)反射鏡的位置，使得藍(lán)光光斑位于準(zhǔn)直儀屏幕中心，此時(shí)說明經(jīng)反射鏡后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(jī)械平板內(nèi)，將此機(jī)械平板放置在反射鏡的上方，觀察經(jīng)過1/4波片的光斑，要求出射光斑位于1/4波片的中心；將帶有物鏡的力矩器放置在設(shè)計(jì)好的機(jī)械件上，然后將整個(gè)機(jī)械件放置在帶有1/4波片的機(jī)械平板上方，通過機(jī)械結(jié)構(gòu)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(jī)械套筒里面，然后將套稅筒放置于安裝基座的孔里面，在物鏡上方放置藍(lán)光光盤，在柱面鏡套筒外面放置一顯微鏡，觀測經(jīng)過柱面鏡后的象散光斑。調(diào)整藍(lán)光光盤與物鏡的距離，在顯微鏡下能觀測到一橢圓斑，旋轉(zhuǎn)機(jī)械套筒，使得橢圓斑的長軸與水平方向成45度。
權(quán)利要求
1.一種高密度藍(lán)光光學(xué)讀取頭，其特征在于該光學(xué)頭包括激光器、第一準(zhǔn)直鏡、整形棱鏡、圓形光闌、偏振分光棱鏡、第二準(zhǔn)直鏡、激光功率探測器、反射鏡、1/4波片、物鏡、單透鏡、平板玻璃、柱面鏡、信號探測器；其中所述的激光器、第一準(zhǔn)直鏡、整形棱鏡、圓形光闌、偏振分光棱鏡和反射鏡處于第一光軸線上；所述的激光功率探測器、第二準(zhǔn)直鏡、偏振分光棱鏡、單透鏡、平板玻璃、柱面鏡、信號探測器處于第二光軸線上，第一和第二光軸線互相垂直，偏振分光棱鏡置于第一、第二光軸線的交點(diǎn)上；所述的反射鏡、1/4波片、物鏡和被讀盤片置于第三光軸線上，第三和第一光軸線互相垂直，反射鏡置于第一、第三光軸線的交點(diǎn)上；從激光器發(fā)出的發(fā)散光束經(jīng)第一準(zhǔn)直鏡準(zhǔn)直為中心強(qiáng)度為橢圓形的平行光束，再經(jīng)整形棱鏡整形為中心強(qiáng)度為圓形的平行光束，由圓形光闌從中心強(qiáng)度為圓形的平行光束中截取一光強(qiáng)分布均勻的圓形平行光束，經(jīng)偏振分光棱鏡分光，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(zhǔn)直鏡，經(jīng)第二準(zhǔn)直鏡會聚到信號探測器上，對激光器的功率進(jìn)行實(shí)時(shí)調(diào)整，通過的大部分P偏振光經(jīng)反射鏡反射后，從與入射方向成90°的方向射出，經(jīng)1/4波片后使P偏振光變?yōu)閳A偏振光，經(jīng)物鏡后將圓偏振光聚焦為一點(diǎn)，并通過被讀藍(lán)光光盤上信號坑岸的反射，再次通過物鏡變?yōu)槠叫械膱A偏振光，平行的圓偏振光再次通過1/4波片，變?yōu)镾偏振光，再次通過偏振分光棱鏡將S偏振光反射到單透鏡上聚焦，使得平行光變?yōu)閰R聚光束，該匯聚光束通過平板玻璃和柱面鏡，產(chǎn)生像散信號，信號探測器接收像散信號，獲得盤片上所記錄的信號及用于光學(xué)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(lán)光激光的光學(xué)頭結(jié)構(gòu)系統(tǒng)，該結(jié)構(gòu)系統(tǒng)包括激光器、準(zhǔn)直鏡、整形棱鏡、偏振分光棱鏡、反射鏡、1/4波片、物鏡、盤片、單透鏡、平板玻璃、柱面鏡、信號探測器、信號聚光鏡、激光功率探測器、圓形光欄。該系統(tǒng)特征在于1.激光器發(fā)出藍(lán)光波段激光，該激光為P偏振光，2.由準(zhǔn)直鏡、整形棱鏡、圓形光欄對產(chǎn)生的激光進(jìn)行處理，得到光強(qiáng)分布均勻的圓形平行光束，3.由偏振分光棱鏡對產(chǎn)生的圓形平行P偏振光束進(jìn)行分光，少量P偏振光反饋到功率探測器進(jìn)行激光器恒功率控制；絕大部分平行的P偏振光透過經(jīng)過1/4波片后變?yōu)閳A偏振光對光學(xué)盤片中的坑道信號數(shù)據(jù)進(jìn)行聚光采集，4.由1/4波片將光學(xué)盤片表面坑道反射的圓偏振光轉(zhuǎn)化為S偏振光，S偏振光經(jīng)過偏振分光棱鏡反射到信號探測器上，進(jìn)行數(shù)據(jù)讀取。本發(fā)明解決光盤容量受限問題，可大大提高光盤的存儲容量。
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(yōu)先權(quán)日2007年1月26日
發(fā)明者馬建設(shè), 陸軍輝, 潘龍法, 程雪岷, 嚴(yán)明銘, 李莉華, 齊國生, 沈全洪 申請人:清華大學(xué)