專(zhuān)利名稱(chēng)：半導(dǎo)體激光裝置及采用該半導(dǎo)體激光裝置的光學(xué)拾取裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于記錄/再現(xiàn)不同光盤(pán)規(guī)格信息的半導(dǎo)體激光裝置，及采用該半導(dǎo)體激光裝置的光學(xué)拾取裝置。
背景技術(shù)：
光學(xué)讀/寫(xiě)裝置是通過(guò)一特定光路將激光器發(fā)出的特定波長(zhǎng)光信號(hào)會(huì)聚于光盤(pán)上并形成一光斑，由此實(shí)現(xiàn)對(duì)光盤(pán)的讀/寫(xiě)操作。隨著光盤(pán)規(guī)格從CD、DVD至HD-DVD的不斷演進(jìn)，光盤(pán)的數(shù)據(jù)記錄密度愈發(fā)致密，這就要求讀/寫(xiě)光盤(pán)信息的光斑愈小。而光斑的大小又與光束的波長(zhǎng)和物鏡的數(shù)值孔徑(NA)相關(guān)，光斑的大小正比于光束的波長(zhǎng)，反比于物鏡的數(shù)值孔徑(NA)。如此，光盤(pán)規(guī)格向高密度演進(jìn)導(dǎo)致光束的波長(zhǎng)不斷減小，CD采用780nm波長(zhǎng)的紅外光作為記錄/讀取光束，DVD采用650nm波長(zhǎng)的紅外作為記錄/讀取光束，而HD-DVD則采用405nm波長(zhǎng)的藍(lán)光作為記錄/讀取光束。因此，記錄/讀取不同光盤(pán)規(guī)格的信息，其記錄/讀取光束需具有與之相匹配的工作波長(zhǎng)。然而，對(duì)于高密度讀/寫(xiě)裝置如HD-DVD播放裝置，其需既可播放HD-DVD光盤(pán)并向下兼容DVD光盤(pán)。因此，HD-DVD的光學(xué)拾取裝置中需具有與不同光盤(pán)規(guī)格相匹配的光學(xué)系統(tǒng)。
請(qǐng)參閱圖1，日本第H10-320815號(hào)公開(kāi)專(zhuān)利揭示一兼容DVD與CD規(guī)格的光學(xué)拾取裝置。該光學(xué)拾取裝置包括一CD光學(xué)系統(tǒng)和一DVD光學(xué)系統(tǒng)。在CD光學(xué)系統(tǒng)中，一半導(dǎo)體光源801產(chǎn)生780nm波長(zhǎng)光束并通過(guò)光柵815分成三光束并透過(guò)全息元件811后輸入至準(zhǔn)直透鏡803。準(zhǔn)直透鏡803將該發(fā)散光束轉(zhuǎn)成平行光束后通過(guò)波長(zhǎng)分光元件809輸入至物鏡805，物鏡805將平行光束會(huì)聚至光盤(pán)806表面上。光束會(huì)聚于光盤(pán)806表面后被其反射形成返回光束，返回光束由相同的光路返回至全息元件811。全息元件811改變返回光束傳輸方向使其會(huì)聚于光檢測(cè)器813上。
為兼容DVD規(guī)格，一半導(dǎo)體光源802產(chǎn)生650nm波長(zhǎng)光束。該光束經(jīng)準(zhǔn)直透鏡804轉(zhuǎn)成平行光束后通過(guò)偏振光分束器807及1/4波片808，再經(jīng)波長(zhǎng)分光元件809反射至物鏡805，物鏡805將光束會(huì)聚至光盤(pán)806表面上。光束會(huì)聚于光盤(pán)表面后被其反射形成返回光束，返回光束由相同的光路返回至偏振光分束器807后被反射至準(zhǔn)直透鏡810。光束經(jīng)準(zhǔn)直透鏡810會(huì)聚并通過(guò)柱面鏡812后被光檢測(cè)器814接收。
因此，該光學(xué)拾取器分別針對(duì)不同規(guī)格光盤(pán)設(shè)置不同的光學(xué)系統(tǒng)，并且二者除物鏡共用外基本獨(dú)立。整個(gè)光學(xué)拾取器需配置雙半導(dǎo)體光源801、802、雙光探測(cè)器813、814、多個(gè)準(zhǔn)直透鏡803、804、810、全息元件811、偏振光分束器807及1/4波片808等。故，光學(xué)元件繁多，從而光學(xué)拾取器的成本高。再則，每一光學(xué)元件皆為獨(dú)立器件，因此光學(xué)拾取器需對(duì)每一光學(xué)元件設(shè)置固定光學(xué)元件的機(jī)械部件，并且在組裝時(shí)，精確調(diào)節(jié)每一光學(xué)元件的位置，使其位于系統(tǒng)的光軸上。因此，使得光學(xué)拾取器的結(jié)構(gòu)復(fù)雜，并且組裝時(shí)耗時(shí)耗力。

發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明所要解決之第一技術(shù)問(wèn)題在于提供一種光學(xué)元件少、結(jié)構(gòu)緊湊并兼容不同規(guī)格光盤(pán)的半導(dǎo)體激光裝置。
本發(fā)明所要解決之第二技術(shù)問(wèn)題在于提供一采用上述半導(dǎo)體激光裝置的光學(xué)拾取裝置，其具有良好的光學(xué)性能。
本發(fā)明解決第一技術(shù)問(wèn)題之技術(shù)方案為提供一用于記錄/再現(xiàn)不同光盤(pán)規(guī)格的信號(hào)的半導(dǎo)體激光裝置，其包括一可發(fā)出具有第一波長(zhǎng)的第一入射光束的第一激光源，一可發(fā)出具有第二波長(zhǎng)的第二入射光束的第二激光源，一用于接收第一、第二入射光束被光盤(pán)反射形成的第一、第二返回光束的光電檢測(cè)元件，一正對(duì)第一激光源設(shè)置的第一全息元件，一正對(duì)第二激光源設(shè)置的第二全息元件及一復(fù)合棱鏡。其中該第二波長(zhǎng)大于上述第一波長(zhǎng)，該第一激光源、第二激光源及光電檢測(cè)元件三者集成于一體，且上述第一、第二全息元件使第一、第二返回光束皆聚焦于該光電檢測(cè)元件上，該復(fù)合棱鏡包括并排設(shè)置的長(zhǎng)菱形棱鏡和直角棱鏡，二者結(jié)合處設(shè)有一分光面，該直角棱鏡具有一正對(duì)第一全息元件的第一入光面，該長(zhǎng)菱形棱鏡具有一正對(duì)第二全息元件的第二入光面。
本發(fā)明解決第二技術(shù)問(wèn)題之技術(shù)方案為提供一種用于記錄/再現(xiàn)不同光盤(pán)規(guī)格的信息的光學(xué)拾取裝置，其包括一可發(fā)出具有第一波長(zhǎng)的第一入射光束的第一激光源，一可發(fā)出具有第二波長(zhǎng)的第二入射光束的第二激光源，一用于接收第一、第二入射光束被光盤(pán)反射形成的第一、第二返回光束的光電檢測(cè)元件，一正對(duì)第一激光源設(shè)置的第一全息元件，一正對(duì)第二激光源設(shè)置的第二全息元件，一復(fù)合棱鏡，一準(zhǔn)直透鏡及一物鏡。其中該第二波長(zhǎng)大于上述第一波長(zhǎng)，該第一激光源、第二激光源及光電檢測(cè)元件三者集成于一體，且上述第一、第二全息元件使第一、第二返回光束皆聚焦于該光電檢測(cè)元件上，該復(fù)合棱鏡包括并排設(shè)置的長(zhǎng)菱形棱鏡和直角棱鏡，二者結(jié)合處設(shè)有一分光面，該直角棱鏡具有一正對(duì)第一全息元件的第一入光面，該長(zhǎng)菱形棱鏡具有一正對(duì)第二全息元件的第二入光面。該準(zhǔn)直透鏡、物鏡分別具有與第一波長(zhǎng)相匹配的光學(xué)參數(shù)，該第二入光面為非球面結(jié)構(gòu)。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，由于本發(fā)明的半導(dǎo)體激光裝置僅需一個(gè)光電檢測(cè)元件即可接收不同波長(zhǎng)的返回光束，并且其與第一、第二激光源集成于一體，從而即減少光學(xué)元件的數(shù)目，使光路緊湊以減小半導(dǎo)體激光裝置的封裝體積。
由于光學(xué)拾取裝置的準(zhǔn)直透鏡、物鏡具有與第一波長(zhǎng)相匹配的光學(xué)參數(shù)，故對(duì)于第一波長(zhǎng)的第一入射光束的光路具有良好的光學(xué)性能。再則，該第二入光面為非球面結(jié)構(gòu)，其對(duì)準(zhǔn)直透鏡、物鏡的聚旋光性能起到補(bǔ)償作用，從而即使準(zhǔn)直透鏡、物鏡的光學(xué)參數(shù)與第二波長(zhǎng)不完全匹配，第二入射光束的記錄/再現(xiàn)光路也不會(huì)產(chǎn)生像差，從而第二入射光束的光路也具有良好的光學(xué)性能。

圖1是傳統(tǒng)光學(xué)拾取裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2是采用本發(fā)明的半導(dǎo)體激光裝置的光學(xué)拾取裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式請(qǐng)參閱圖2，一用于兼容不同光盤(pán)規(guī)格的光學(xué)拾取裝置99包含本發(fā)明的半導(dǎo)體激光裝置10、一準(zhǔn)直透鏡50、一波長(zhǎng)選擇鏡55及一物鏡60。其中，半導(dǎo)體激光裝置10可發(fā)出不同波長(zhǎng)的激光束，準(zhǔn)直透鏡50和物鏡60具有與短波長(zhǎng)激光束相匹配的光學(xué)參數(shù)。物鏡60具有與高密度光盤(pán)規(guī)格相對(duì)應(yīng)的數(shù)值孔徑。波長(zhǎng)選擇鏡55位于物鏡60一側(cè)，其對(duì)不同波長(zhǎng)的入射光束具有不同的口徑。
該半導(dǎo)體激光裝置10包括一第一激光源1a、一第二激光源1b、一光電檢測(cè)元件2、一第一全息元件3a、一第二全息元件3b、一復(fù)合棱鏡4及一封裝殼體12。其中，第一、第二激光源1a、1b及光電檢測(cè)元件2為一集成器件，其是通過(guò)半導(dǎo)體工藝形成于同一基板11上，并收容于封裝殼體12內(nèi)。第一、第二全息元件3a、3b為微型全息元件，二者分別正對(duì)第一、第二激光源1a、1b設(shè)置，并安裝固定于封裝殼體12上。
第一、第二激光源1a、1b發(fā)出不同波長(zhǎng)的光信號(hào)，分別用于讀/寫(xiě)不同光盤(pán)規(guī)格的信息。其中第一激光源1a具有的工作波長(zhǎng)小于第二激光源1b的工作波長(zhǎng)，以對(duì)應(yīng)高密度光存儲(chǔ)介質(zhì)。本實(shí)施例中，第一激光源1a的工作波長(zhǎng)為HD-DVD規(guī)格制定的405nm，第二激光源1b的工作波長(zhǎng)為DVD規(guī)格制定的650nm。
第一、第二全息元件3a、3b分別用以改變第一、第二激光源1a、1b發(fā)出的光信號(hào)返回時(shí)的傳輸方向。并且，第一、第二全息元件3a、3b具有合適的光柵線寬及位置，使得分別被第一、第二全息元件3a、3b改變傳輸方向的不同波長(zhǎng)光信號(hào)具有相同的聚焦點(diǎn)，并且該聚焦點(diǎn)為光電檢測(cè)元件2的中心點(diǎn)。本實(shí)施例中，第一、第二全息元件3a、3b并列相鄰設(shè)置，且光電檢測(cè)元件2位于第一、第二激光源1a、1b之間以減小基板11的尺寸，從而減小封裝殼體的尺寸。
復(fù)合棱鏡4包括并排設(shè)置的長(zhǎng)菱形棱鏡41與一直角棱鏡40，長(zhǎng)菱形棱鏡41的一表面與直角棱鏡的斜面黏合形成一黏合面。并于黏合面上鍍一多層膜以形成一分光面402。分光面402具有二色性，其對(duì)不同波長(zhǎng)的入射光束具有反射或透射兩種不同的性能。直角棱鏡40具有一與第一全息元件3a相對(duì)設(shè)置的第一入光面400，長(zhǎng)菱形棱鏡41具有一與第二全息元件3b相對(duì)設(shè)置的第二入光面410，且第二入光面410為非球面結(jié)構(gòu)以校正光束于光路中傳輸產(chǎn)生的像差。長(zhǎng)菱形棱鏡41具有一與分光面402相對(duì)設(shè)置的反射面412，其上鍍有一全反射膜以避免光束由該反射面透射而引起光能量損耗。
當(dāng)讀/寫(xiě)HD-DVD光盤(pán)時(shí)，第一激光源1a發(fā)出具有405nm波長(zhǎng)的第一入射光束。該第一入射光束沿其原傳輸方向通過(guò)第一全息元件3a后經(jīng)由第一入光面400進(jìn)入復(fù)合棱鏡4的直角棱鏡40。進(jìn)入直角棱鏡40內(nèi)的第一入射光束入射至分光面402。分光面402對(duì)405nm波長(zhǎng)的第一入射光束具有透射的功能，故第一入射光束經(jīng)由分光面402進(jìn)入復(fù)合棱鏡4的長(zhǎng)菱形棱鏡41。由于長(zhǎng)菱形棱鏡41與直角棱鏡40為同種材料制成以具有相同的折射率，從而自分光面402輸入的第一入射光束沿其原傳輸方向輸入至出光面414，以自復(fù)合棱鏡4輸出。第一入射光束自出光面414輸出后經(jīng)由準(zhǔn)直透鏡50轉(zhuǎn)成平行光束，經(jīng)由波長(zhǎng)選擇鏡55選擇適合口徑，并由物鏡60會(huì)聚于HD-DVD光盤(pán)的記錄表面上。
HD-DVD光盤(pán)的記錄表面對(duì)第一入射光束反射形成一第一返回光束，該第一返回光束沿第一入射光束的傳輸路徑通過(guò)物鏡60、準(zhǔn)直透鏡50及復(fù)合棱鏡4后輸入至第一全息元件3a。第一全息元件3a對(duì)第一返回光束衍射并使其會(huì)聚于光電檢測(cè)元件2上。光電檢測(cè)元件2將接收到的第一返回光束轉(zhuǎn)成電信號(hào)輸出以獲得光盤(pán)的記錄信息及伺服信號(hào)。
由于物鏡60與準(zhǔn)直透鏡50的光學(xué)參數(shù)與讀/寫(xiě)HD-DVD光盤(pán)信息的工作波長(zhǎng)相符，且物鏡60的數(shù)值孔徑也與HD-DVD規(guī)格相對(duì)應(yīng)，故HD-DVD光盤(pán)的讀/寫(xiě)光路具有良好的光學(xué)性能。
當(dāng)讀/寫(xiě)DVD光盤(pán)時(shí)，第二激光源1b發(fā)出具有650nm波長(zhǎng)的第二入射光束。該第二入射光束沿其原傳輸方向通過(guò)第二全息元件3b后經(jīng)由第二入光面410進(jìn)入復(fù)合棱鏡4的長(zhǎng)菱形棱鏡41。由于第二入光面410為一非球面透鏡，其對(duì)發(fā)散的第二入射光束具有一定的會(huì)聚功能。自第二入光面410入射至反射面412，由于反射面412鍍有全反射膜，第二入射光束被反射面412全反射而改變其于復(fù)合棱鏡4內(nèi)的傳輸方向。第二入射光束被反射面412反射后輸入至分光面402。分光面402對(duì)650nm波長(zhǎng)的第二入射光束具有反射的功能，是以第二入射光束被分光面402反射而再次改變其傳輸方向。被分光面402反射的第二入射光束經(jīng)由出光面414輸出復(fù)合棱鏡4。第二入射光束自復(fù)合棱鏡4輸出后經(jīng)由準(zhǔn)直透鏡50轉(zhuǎn)成近平行光束，經(jīng)由波長(zhǎng)選擇鏡55輸出適合口徑大小光束，并由物鏡60會(huì)聚于DVD光盤(pán)的記錄表面上。雖然，在DVD的讀/寫(xiě)光路中，準(zhǔn)直透鏡50與物鏡60的光學(xué)參數(shù)與第二入射光束的波長(zhǎng)不相匹配，但由于復(fù)合棱鏡4的第二入光面410為非球面結(jié)構(gòu)，其對(duì)準(zhǔn)直透鏡50與物鏡60的聚旋光性能進(jìn)行補(bǔ)償從而避免了光路中產(chǎn)生像差。并且設(shè)置波長(zhǎng)選擇鏡55使得物鏡60的孔徑與DVD規(guī)格相對(duì)應(yīng)，從而保證DVD的讀/寫(xiě)光路具有良好的光學(xué)性能。
DVD光盤(pán)的記錄表面對(duì)第二入射光束反射形成一第二返回光束，該第二返回光束沿第二入射光束的傳輸路徑通過(guò)物鏡60、波長(zhǎng)選擇鏡55、準(zhǔn)直透鏡50及復(fù)合棱鏡4后返回至第二全息元件3b。第二全息元件3b對(duì)第二返回光束衍射并使其會(huì)聚于光電檢測(cè)元件2上。光電檢測(cè)元件2將接收到的第二返回光束轉(zhuǎn)成電信號(hào)輸出以獲得光盤(pán)的記錄信息及伺服信號(hào)。
由于第二入射光束與第二返回光束在復(fù)合棱鏡4中長(zhǎng)菱形棱鏡41內(nèi)多次改變傳輸方向，從而在保證總光程不變的情況下，降低光學(xué)拾取裝置的高度。并且，復(fù)合棱鏡4的第二入光面410為非球面結(jié)構(gòu)，其補(bǔ)償準(zhǔn)直透鏡50及物鏡60的聚焦功能，從而避免了準(zhǔn)直透鏡50及物鏡60與讀/寫(xiě)DVD光盤(pán)的工作波長(zhǎng)不匹配而引起像差，保證DVD讀/寫(xiě)光路具有良好的光學(xué)性能。
權(quán)利要求
1.一用于記錄/再現(xiàn)不同光盤(pán)規(guī)格的信號(hào)的半導(dǎo)體激光裝置，其包括一可發(fā)出具有第一波長(zhǎng)的第一入射光束的第一激光源，一可發(fā)出具有第二波長(zhǎng)的第二入射光束的第二激光源，一用于接收第一、第二入射光束被光盤(pán)反射形成的第一、第二返回光束的光電檢測(cè)元件，一正對(duì)第一激光源設(shè)置的第一全息元件，其中該第二波長(zhǎng)大于上述第一波長(zhǎng)，其特征在于該半導(dǎo)體激光裝置還包括一正對(duì)第二激光源設(shè)置的第二全息元件和一復(fù)合棱鏡，該第一激光源、第二激光源及光電檢測(cè)元件三者集成于一體，且上述第一、第二全息元件使第一、第二返回光束皆聚焦于該光電檢測(cè)元件上，該復(fù)合棱鏡包括并排設(shè)置的長(zhǎng)菱形棱鏡和直角棱鏡，二者結(jié)合處設(shè)有一分光面，該直角棱鏡具有一正對(duì)第一全息元件的第一入光面，該長(zhǎng)菱形棱鏡具有一正對(duì)第二全息元件的第二入光面。
2.如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體激光裝置，其特征在于該光電檢測(cè)元件位于第一激光源與第二激光源之間。
3.如權(quán)利要求2所述的半導(dǎo)體激光裝置，其特征在于該半導(dǎo)體激光裝置還包括一基板，上述第一激光源、光電檢測(cè)元件及第二激光源并排設(shè)于該基板上。
4.如權(quán)利要求3所述的半導(dǎo)體激光裝置，其特征在于該半導(dǎo)體激光裝置還包括一封裝殼體，該基板收容于該封裝殼體內(nèi)，第一、第二全息元件安裝于該封裝殼體上。
5.如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體激光裝置，其特征在于該第二入光面為非球面結(jié)構(gòu)。
6.如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體激光裝置，其特征在于該第一、第二全息元件為微型全息元件。
7.如權(quán)利要求6所述的半導(dǎo)體激光裝置，其特征在于該第一、第二全息元件分別具有特定的光柵線寬以使第一、第二返回光束的偏移量達(dá)到預(yù)定值。
8.一種用于記錄/再現(xiàn)不同光盤(pán)規(guī)格的信息的光學(xué)拾取裝置，其包括一可發(fā)出具有第一波長(zhǎng)的第一入射光束的第一激光源，一可發(fā)出具有第二波長(zhǎng)的第二入射光束的第二激光源，一用于接收第一、第二入射光束被光盤(pán)反射形成的第一、第二返回光束的光電檢測(cè)元件，一正對(duì)第一激光源設(shè)置的第一全息元件，一準(zhǔn)直透鏡及一物鏡，其中該第二波長(zhǎng)大于上述第一波長(zhǎng)，其特征在于該半導(dǎo)體激光裝置還包括一正對(duì)第二激光源設(shè)置的第二全息元件和一復(fù)合棱鏡，該第一激光源、第二激光源及光電檢測(cè)元件三者集成于一體，且上述第一、第二全息元件使第一、第二返回光束皆聚焦于該光電檢測(cè)元件上，該復(fù)合棱鏡包括并排設(shè)置的長(zhǎng)菱形棱鏡和直角棱鏡，二者結(jié)合處設(shè)有一分光面，該直角棱鏡具有一正對(duì)第一全息元件的第一入光面，該長(zhǎng)菱形棱鏡具有一正對(duì)第二全息元件的第二入光面。
9.如權(quán)利要求8所述的光學(xué)拾取裝置，其特征在于該準(zhǔn)直透鏡、物鏡分別具有與第一波長(zhǎng)相匹配的光學(xué)參數(shù)，該第二入光面為非球面結(jié)構(gòu)。
10.如權(quán)利要求8所述的光學(xué)拾取裝置，其特征在于物鏡具有與高密度光盤(pán)相匹配的數(shù)值孔徑，該光學(xué)拾取裝置于第一、第二入射光束入射物鏡前的光路中設(shè)置一對(duì)第一、第二入射光束具有不同口徑的波長(zhǎng)選擇鏡。
全文摘要
一半導(dǎo)體激光裝置及采用該半導(dǎo)體激光裝置之光學(xué)拾取裝置。該半導(dǎo)體激光裝置包括一具第一波長(zhǎng)的第一激光源，一具大于第一波長(zhǎng)的第二波長(zhǎng)的第二激光源，一光電檢測(cè)元件，一正對(duì)第一激光源設(shè)置的第一全息元件，一正對(duì)第二激光源設(shè)置的第二全息元件，及一復(fù)合棱鏡。上述第一、第二激光源及光電檢測(cè)元件集成于一體，且第一、第二全息元件使不同波長(zhǎng)返回光束聚焦于該光電檢測(cè)組件上。該復(fù)合棱鏡包括并排設(shè)置之長(zhǎng)菱形棱鏡及直角棱鏡，二者結(jié)合處設(shè)有一分光面，該長(zhǎng)菱形棱鏡和直角棱鏡具有分別正對(duì)第一、第二全息元件之第一、第二入光面。
文檔編號(hào)G11B7/1275GK1770282SQ200410052160
公開(kāi)日2006年5月10日 申請(qǐng)日期2004年11月6日 優(yōu)先權(quán)日2004年11月6日
發(fā)明者孫文信 申請(qǐng)人:鴻富錦精密工業(yè)(深圳)有限公司, 鴻海精密工業(yè)股份有限公司