專利名稱：光盤驅(qū)動裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總體涉及一種用于從光學存儲盤中讀取信息的光盤驅(qū)動裝置。
按照通常所知的情況，光學存儲盤在可以以數(shù)據(jù)模式的形式存儲信息的存儲空間中包括至少一個軌道，該軌道為連續(xù)螺旋的形式或者多個同心圓的形式。光盤可以是只讀類型的，其中在制造過程中記錄信息，用戶僅僅可以讀取該數(shù)據(jù)。光學存儲盤也可以是可寫類型，其中可以由用戶存儲信息。光盤的典型實例是例如CD、DVD。
為了從光學存儲盤的存儲空間讀取信息，光盤驅(qū)動器一方面包括用于接收和旋轉(zhuǎn)光盤的旋轉(zhuǎn)裝置，另一方面包括用于利用光束掃描存儲軌道的光學裝置。因為將信息存儲到光盤中的方式、從光盤讀取光學數(shù)據(jù)的方式等一般光盤技術(shù)是公知的，所以本文中沒有必要對其進行更加詳細的描述。
所述光學掃描裝置包括光束生成器件(典型為激光二極管)、用于接收從該盤反射的反射光并且生成電檢測器輸出信號的光學檢測器、用于將光從生成器引導到盤的裝置，以及用于將反射光從該盤引導到檢測器的裝置。根據(jù)正在掃描的軌道的數(shù)據(jù)模式來調(diào)制反射光，這種調(diào)制轉(zhuǎn)化為對電檢測器輸出信號的調(diào)制。
通常，所述引導裝置包括分束器。

圖1示意表示了光盤驅(qū)動器1中的光路。激光器30生成光束31，分束器40將其以90°角反射(光束32)，該光束從光盤2反射(反射光束33)，并且通過分束器40(通過光束34)朝向檢測器50行進?？蛇x擇的是，布局可以是這樣的，即從激光器到盤的光路是直的，從盤到檢測器的光路彎折90°。
問題在于部分反射光束33不會遵循所希望的朝向檢測器50的路徑，而是被分束器40反射回激光器30(反饋光束35)，并且會影響激光器30自身的工作。這種本身已知的現(xiàn)象表示為光學反饋噪聲(OFN)。OFN造成信噪比(SNR)的惡化。
在本領(lǐng)域中，通過以非常高的開關(guān)頻率打開和關(guān)閉激光器來抑制OFN，稱為“讀取調(diào)制”。開關(guān)頻率也稱為“調(diào)制頻率”，準確地將該開關(guān)頻率選擇為數(shù)據(jù)通道帶寬的頻率范圍以上，以便避免與數(shù)據(jù)信號的干擾。實際上，調(diào)制頻率在300-500MHz的數(shù)量級是很常見的。
在這方面的實際問題在于激光器具有較大的寄生電容。較大部分的調(diào)制電流會流入這個電容，而不是生成光。這部分電流稱作“盲電流”，其不會有助于輸出光功率，但是會在驅(qū)動器的內(nèi)部阻抗產(chǎn)生調(diào)制電流時造成損失。
根據(jù)本發(fā)明的一個重要方面，通過將激光器電容引入LC振蕩器電路而克服或至少減小了這個問題。在這種情況下，基本上可以由振蕩器電路中的循環(huán)電流來提供調(diào)制電流的電容性部分，因此能量沒有消耗而是基本上保存在振蕩器電路中。
以下，通過參照附圖對根據(jù)本發(fā)明的激光器驅(qū)動電路的示例性實施例進行描述，進一步解釋本發(fā)明的這些和其它方面、特征及其優(yōu)點，在這些附圖中，相同的附圖標記表示相同或相似的部分，并且在圖中圖1示意表示了盤驅(qū)動器的部件，以便說明反饋噪聲問題；圖2表示了激光二極管和驅(qū)動電路的電氣替換圖；圖3A-B表示了激光二極管器件的電特性的曲線圖；圖4表示了本發(fā)明基本特征的電氣圖；圖5-8表示了驅(qū)動電路的不同優(yōu)選實施例的電氣圖。
為了說明激光二極管的電特性，圖2表示了激光二極管器件30的電氣替換圖，其與驅(qū)動電路60相連。在電氣方面，該激光二極管器件30相當于(基本上是理想的)二極管DL與微分電阻RL的串聯(lián)組合，以及與所述串聯(lián)組合并聯(lián)的寄生電容CL。該激光器器件30具有兩個電連接端，由陽極端37和陰極端38表示。
驅(qū)動電路60具有用于與電源PS相連的電源端子61和62。該驅(qū)動電路60具有分別與激光二極管器件30的陽極端37和陰極端38相連的輸出端63和64。通常而言，當陽極端37上的電壓充分高于陰極端38上的電壓時，電流將流過激光二極管器件30并且將生成激光31。
圖3A示意表示了光輸出功率POUT(垂直軸向上)相對于激光電流Ilaser(水平軸)的激光特性的曲線圖。在閾值電流It之下，典型的是在大約40mA的數(shù)量級上，該激光二極管幾乎不能或不能產(chǎn)生光。如果激光電流甚至為閾值電流之上的幾個mA，則該激光二極管生成足夠的用于讀取光盤的光。
圖3A也表示了調(diào)制激光器30的常規(guī)模式，其中利用包含DC電流成分IDC和AC電流成分的驅(qū)動電流來操縱該激光器，DC電流成分的電平基本上等于閾值電流It，AC電流成分具有所需的調(diào)制頻率并且僅具有小的振幅，其足以抑制在電流谷時生成光并且允許在電流峰時生成光。曲線26表示了作為時間(垂直軸向下)的函數(shù)的驅(qū)動電流(水平軸)；曲線27表示了作為時間(垂直軸向下)的函數(shù)的所生成的相應光信號(水平軸)。該光信號的占空因數(shù)表示為基本上等于50％。
然而，在這種操作模式下，在電平It上的恒流DC會造成相當大的功耗。
圖3B是與圖3A相似的曲線圖，但是表示了不同的操作模式。驅(qū)動電流28具有電平顯著低于閾值電流It的DC電流成分IDC。AC電流成分具有相應較高的振幅，因此電流峰延伸到閾值電流It以上。如果電流峰以下和閾值電流It以上的表面面積(陰影表面A2)與圖3A中的(陰影表面A1)相同，那么全部光輸出功率與圖3A所示的模式相比基本上相同。同時，電流的最小值(谷的最低點)具有顯著減小的電流值，并且當DC電流成分IDC約為閾值電流It的50％時可以等于0(100％的調(diào)制深度)。那么，與圖3A所示的模式相比，平均電流減小了一半。然而，在這種情況下，在激光二極管的寄生電容CL中生成較大的電容電流。
而且，常規(guī)驅(qū)動器具有電阻特性，在這種情況下，由于到激光器的電流通路中的電感和電容損失，使這種模式效率較低。因此，常規(guī)驅(qū)動器不能利用大于從電源PS接收的電壓和電流供給激光器30。
圖4表示了本發(fā)明的基本原理。驅(qū)動電路60包括在其輸出端63和64之間的電流通路中引入的電感L，優(yōu)選由線圈實現(xiàn)，因此在使用中，當激光二極管器件30與驅(qū)動電路60的輸出端63和64相連時，激光二極管器件30的所述電感L和寄生電容CL構(gòu)成了電流通路的一部分，在該電流通路中可以按照諧振的方式將電能從電感L交換到電容CL，反之亦然。因此，電感L和寄生電容CL是振蕩電路65中的能量交換部件。為了簡化，在圖4中沒有表示出該驅(qū)動電路60中向所述電路65供電的其它部件。而且，振蕩電路65包括與電感L串聯(lián)的至少一個DC阻塞電容器，為了簡化該DC阻塞電容器也沒有在圖中示出。
一旦激勵了該LC振蕩器，其將連續(xù)工作，并且環(huán)路電流66將以閉環(huán)65的總電感和總電容確定的頻率來回流動，同時損失很小，這對于本領(lǐng)域技術(shù)人員是顯而易見的。
所述環(huán)路電流66構(gòu)成了激光驅(qū)動電流的AC電流成分，例如圖3B的電流28。該LC振蕩電路65的重要優(yōu)點在于該AC電流成分的電能絕大部分保留在該電路中。除了可能的其它電流成分之外，該電源PS僅需要補償環(huán)路中損失的AC能量。維持振蕩電路65所需的電流可以比該環(huán)路中流動的AC電流的振幅小得多(典型的是，其中AC電流的數(shù)量級為大約50-60mA，所需的饋電電流可以低于10mA)，而在驅(qū)動器輸出端63、64處的電壓信號的數(shù)量也可以高于在驅(qū)動器輸入端61、62處從電源PS接收的輸入電壓；這對于常規(guī)的電阻性驅(qū)動器是不可能的。
然而，該激光器的二極管部件的整流特性使得難以應用和圖4的基本電路一樣簡單的電路。
在下文中，將參照圖5-7討論驅(qū)動電路的優(yōu)選實施例。
圖5表示了該激光器的驅(qū)動電路60的第一優(yōu)選實施例。這個實施例包括電感(線圈)L和反相器71的并聯(lián)組合。第一電容74將反相器71的輸入節(jié)點72與基準電壓(粗橫線)相連，例如通過第二電源端62與基準電壓(粗橫線)相連。第二電容75將反相器71的輸出節(jié)點73(通過第一輸出端63)與激光器器件30的陽極端37相連，該激光器器件的陰極端38(通過第二輸出端64)與相同的基準電壓(粗橫線)相連。優(yōu)選的是，兩個電容74和75具有相似的電容，更為優(yōu)選的是具有相同的電容。陰極負載二極管76將激光器器件30的陽極端37(通過第一輸出端63)與正電壓基準VR(例如3.3V)相連，例如通過第一電源端61與正電壓基準VR相連。反相器71可以具有與驅(qū)動器60的功率輸入端61和/或62相連的電源端71a和/或71b(為了清楚在圖5中省略了這些連接)。該反相器71可以簡化為標準的雙晶體管反相器電路。
寄生電容CL、電感L以及兩個負載電容74和75一起構(gòu)成了LC振蕩電路70。如對于本領(lǐng)域技術(shù)人員顯而易見的是，本實施例中的LC振蕩器70以Pierce振蕩器實現(xiàn)。因為這種振蕩器是公知的，所以這里沒必要再詳細討論其操作。簡要概括一下，操作如下。
當反相器71的輸入節(jié)點72為高電平，而反相器71的輸出節(jié)點73為低電平時，通過陰極負載二極管76使第二負載電容75充電為大約等于正電壓基準VR。因為陽極端37上的陽極電壓低于激光器閾值電壓(大約4V)，所以關(guān)閉該激光器器件30。
在一特定時刻，反相器71的輸入節(jié)點72上的電壓充分降低，使得反相器71的輸出節(jié)點73變?yōu)楦唠娖?。因此，激光器器?0的陽極端37上的電壓將為反相器輸出電壓加上第二負載電容75兩端的電壓，其大約為正電壓基準VR。在示例性實施例中，其中所速正電壓基準VR也是反相器71的電源電壓，該電源電壓例如為3.3V，激光器器件30的陽極端37上的電壓約為6V，比激光器的4V閾值電平大得多。
選擇電源電源VR以及陰極負載二極管76上的任意電壓降，從而使得激光器器件30的陽極端37上的DC電壓剛好低于激光器器件30的閾值電平。在反相器71的輸出節(jié)點73為高電平的半個周期期間，該二極管76處于不導通狀態(tài)，并且電源(參見圖4)除了提供振蕩電路70的偏置電流外不提供電流。目前，電流會從第二負載電容75流過激光器器件30，從而使該激光器器件30的寄生電容CL充電。
在反相器71的輸出節(jié)點73為低電平的半個周期期間，該激光器器件30關(guān)閉。如上所述，從激光器器件30的寄生電容CL和通過二極管76從正電源使第二負載電容75充電。目前，正電源提供的電流量基本上對應于激光器器件30中消耗的能量，即激光器電流的DC部分。較大的AC電流絕大部分保存在由寄生電容CL、電感L和兩個負載電容74和75構(gòu)成的LC振蕩電路70中。這樣就允許大的調(diào)制深度，從而節(jié)約激光器器件30中的DC電流。
注意，振蕩電路70的振蕩頻率ω是由電流環(huán)路的總電感LT和電流環(huán)路的總電容CT根據(jù)公式ω＝1/√(LTCT)確定的。
進一步注意到振蕩電路70的品質(zhì)因數(shù)Q是由電流環(huán)路的總電感LT和電流環(huán)路的總電容CT根據(jù)公式Q＝1/√RS·(LT/CT)確定的，其中RS表示該電流環(huán)路的等效串聯(lián)電阻。
進一步注意到增大負載電容74和75的電容將會減小電流環(huán)路的總電容CT，以及增大線圈L的電感將會增大電流環(huán)路的總電感LT，可以選擇適當?shù)闹?，以便獲得需要的頻率和需要的品質(zhì)因數(shù)Q。
圖6表示了該激光器器件30的驅(qū)動電路60的第二優(yōu)選實施例。這個電路與以上參照圖5討論的電路相似，不同在于目前陰極負載二極管被可控開關(guān)80取代，該開關(guān)受到在振蕩器70中適當?shù)囊粋€節(jié)點上的電壓的控制。這種開關(guān)80相對于陰極負載二極管76的優(yōu)點在于可以減少或者甚至消除由二極管上的壓降引起的損失，甚至是以非常高的振蕩頻率。
在圖6中，這個開關(guān)80實現(xiàn)為NMOS FET，其源極與激光器器件30的陽極端37相連，其漏極與正電壓基準VR相連。偏置電阻81將該FET的柵極與其漏極相連。電容82將FET的柵極與反相器71的輸入節(jié)點72相連。通過這個電容82，F(xiàn)ET的柵極遵循反相器71的輸入節(jié)點72的電壓擺動。當反相器71的輸出節(jié)點73為低電平時，其輸入節(jié)點72為高電平，因此，在FET80的柵極上的電壓為高電平以驅(qū)動FET打開，從而通過FET80的低歐姆漏-源極路徑使第二電容75實際上沒有損失地充電。
對于本領(lǐng)域技術(shù)人員來說顯而易見的是，本發(fā)明不限于上述的示例性實施例，而是可以在所附權(quán)利要求限定的本發(fā)明保護范圍之內(nèi)進行多種變型和修改。
例如，該振蕩器并不必須是圖5和6所示的Pierce類型原則上，任意類型的振蕩器都可以使用。作為可選實施例，該振蕩器可以實現(xiàn)為Colpitts振蕩器、Hartley振蕩器等等。
圖7A-B表示了基于Colpitts振蕩器的實施例。圖7A的實施例是共集極的實施例，其包括NPN晶體管90，該晶體管的發(fā)射極通過第一耦合電容92與激光器端子37相連。91表示相當于二極管76的陰極負載二極管。第二耦合電容93連接在晶體管90的基極和發(fā)射極之間。電感L連接在晶體管90的基極和集電極之間。電流源94連接到晶體管90的發(fā)射極。正電壓源與晶體管90的集電極相連。
圖7B的實施例是共基極的實施例。在這種情況下，正電壓源與晶體管90的基極相連；第二耦合電容93連接在晶體管90的集電極和發(fā)射極之間；電感L連接在晶體管90的集電極和正電壓源之間。
因為Colpitts振蕩器本身是公知的，因此本文中省略了對圖7A-B的實施例的操作的說明。
圖8表示了基于“無阻尼”原理的實施例。發(fā)射極連接在一起的兩個晶體管95、96的結(jié)構(gòu)構(gòu)成了微分放大器，其反相輸出端(晶體管95的集電極)與其自身的非反相輸入端(晶體管96的基極)相連。這是正反饋。在輸出和輸入端的節(jié)點上，看到了負微分電阻，該電阻與振蕩器環(huán)路并聯(lián)，從而有效地補償了該環(huán)路中的電阻性損失；即“無阻尼”。
權(quán)利要求
1.光盤驅(qū)動裝置，包括用于生成從盤中光學讀取數(shù)據(jù)的光束的激光器器件，所述激光器器件包含在LC振蕩電路中。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光盤驅(qū)動裝置，其中所述LC振蕩電路包括電流通路，在該電流通路中所述激光器器件和電感串聯(lián)連接，該電感優(yōu)選以線圈實現(xiàn)。
3.根據(jù)權(quán)利要求3所述的光盤驅(qū)動裝置，其中所述LC振蕩電路包括至少一個與所述激光器器件和所述電感串聯(lián)的電容。
4.用于驅(qū)動半導體激光器的激光器驅(qū)動電路，其具有分別與所要驅(qū)動的激光器的陽極端和陰極端相連的第一輸出端和第二輸出端；該激光器驅(qū)動電路包括電感，該電感具有與至少一個所述輸出端相連的至少一個端子。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的激光器驅(qū)動電路，進一步包括至少一個電容，其分別連接在所述電感和所述第一或第二輸出端之間。
6.根據(jù)權(quán)利要求4-5中任一項所述的激光器驅(qū)動電路，其中所述電感具有一個與所述第一輸出端相連的端子，并且具有與所述第二輸出端相連的另一個端子。
7.根據(jù)權(quán)利要求4-6中任一項所述的激光器驅(qū)動電路，進一步包括單向?qū)w，其連接在所述輸出端之一和電壓基準之間，所述單向?qū)w優(yōu)選包括二極管。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的激光器驅(qū)動電路，其中所述單向?qū)w包括可控開關(guān)，該可控開關(guān)受到從由所述電感和所述輸出端限定的電流通路中一個位置上出現(xiàn)的電壓得出的信號的控制，所述位置優(yōu)選對應于一個端子或者所述電感的抽頭。
9.根據(jù)權(quán)利要求4-8中任一項所述的激光器驅(qū)動電路，進一步包括與所述電感并聯(lián)的反相器。
10.根據(jù)權(quán)利要求4-9中任一項所述的激光器驅(qū)動電路，包括以與至少一個所述輸出端相連的振蕩器實現(xiàn)的輸出級，所述振蕩器例如Pierce振蕩器、Colpitts振蕩器、Hartley振蕩器。
11.光束生成器件，包括由根據(jù)權(quán)利要求4-10中任一項所述的激光器驅(qū)動電路驅(qū)動的半導體激光器。
12.光盤驅(qū)動裝置，包括根據(jù)權(quán)利要求4-10中任一項所述的激光器驅(qū)動電路或者根據(jù)權(quán)利要求11所述的光束生成器件。
全文摘要
一種光盤驅(qū)動裝置(1)，包括用于生成從盤(2)中光學讀取數(shù)據(jù)的光束(31)的激光器器件(30)。所述激光器器件(30)電氣包含在諧振電路(70)中，該諧振電路包括與所述激光器器件(30)相連的電感(L)。
文檔編號G11B7/125GK1726543SQ200380106473
公開日2006年1月25日 申請日期2003年12月2日 優(yōu)先權(quán)日2002年12月19日
發(fā)明者J·A·T·M·范登霍伯格, A·H·J·伊明克, B·M·德博爾 申請人:皇家飛利浦電子股份有限公司