專利名稱：一種高密度藍光光學(xué)讀取頭的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種基于藍光激光器的高密度藍光(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盤擴展了5倍，由于藍光在支持高清晰數(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光(Blu-ray)光學(xué)讀取頭，利用基于藍光激光器的藍光激光，根據(jù)激光器的光學(xué)參數(shù)，設(shè)計相對應(yīng)的光學(xué)元件，然后完成整體光路的設(shè)計與調(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)直為中心強度為橢圓形的平行光束，再經(jīng)整形棱鏡整形為中心強度為圓形的平行光束，由圓形光闌從中心強度為圓形的平行光束中截取一光強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，對激光器的功率進行實時調(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，并通過被讀藍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光(Blu-ray)激光器的高密度藍光光學(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)頭特點在于，激光光源使用的是波長更短的藍光激光，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。
具體實施例方式
本發(fā)明提出的高密度藍光(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)直為中心強度為橢圓形的平行光束，再經(jīng)整形棱鏡整形為中心強度為圓形的平行光束，由圓形光闌從中心強度為圓形的平行光束中截取一光強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，對激光器的功率進行實時調(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，并通過被讀藍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)計的高密度藍光(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，同時在LD光功率反饋控制處放置一個外徑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，使出射的藍光射入到準(zhǔn)直儀內(nèi)部，此時準(zhǔn)直儀的屏幕上出現(xiàn)一圓形的藍光光斑，微調(diào)反射鏡的位置，使得藍光光斑位于準(zhǔn)直儀屏幕中心，此時說明經(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械平板內(nèi)，將此機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)計好的機械件上，然后將整個機械件放置在帶有1/4波片的機械平板上方，通過機械結(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)直為中心強度為橢圓形的平行光束，再經(jīng)整形棱鏡整形為中心強度為圓形的平行光束，由圓形光闌從中心強度為圓形的平行光束中截取一光強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，對激光器的功率進行實時調(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，并通過被讀藍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)生的激光進行處理，得到光強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偏振光束進行分光，少量P偏振光反饋到功率探測器進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)