專利名稱：適用于多種光盤格式的光學(xué)頭裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種光學(xué)頭裝置，尤其涉及一種用于盤記錄媒體的不同格式的光學(xué)頭裝置。
通常，光學(xué)頭裝置用于在小型光盤機(jī)(CDP)、數(shù)字視盤機(jī)(DVDP)、CD-ROM驅(qū)動器和DVD-ROM驅(qū)動器中以非接觸方式在記錄媒體上記錄和從中再現(xiàn)信息。
能夠以高密度記錄/再現(xiàn)信息的DVDP所使用的光學(xué)頭裝置應(yīng)與CD系列(以下稱CD)兼容，這些CD系列例如是CD(光盤)、CD-R(可記錄的CD)、CD-I(交互式CD)、和CD-G(圖形CD)，而不僅局限于DVD(數(shù)字視盤)。
由于各種標(biāo)準(zhǔn)的盤結(jié)構(gòu)具有不同的傾斜公差和光學(xué)物鏡的不同數(shù)值孔徑，因而DVD的厚度與CD的厚度不同。即常規(guī)的CD厚度為1.2mm而DVD的厚度為0.6mm。由于CD的厚度與DCD的厚度不同，所以當(dāng)用DVD的光學(xué)頭裝置在CD上再現(xiàn)或記錄信息時，厚度差別會導(dǎo)致球面相差。因此，就不能獲得為記錄信息所需的足夠的光強(qiáng)度，或者導(dǎo)致再現(xiàn)信號的損失。此外，用于DVD的再現(xiàn)光的波長標(biāo)準(zhǔn)與CD的不同，即用于常規(guī)CD的再現(xiàn)光的波長大約780nm，而用于DVD的波長大約650nm。
鑒于上述問題，提出了與多種格式兼容的光學(xué)頭裝置。這種光學(xué)頭裝置致力于克服由不同的盤格式所導(dǎo)致的問題并采用單一的光源。即采用一個發(fā)射波長大約為650nm的短波光源，此波長適于DVD格式。在這種情況下，再現(xiàn)信號的損失與采用發(fā)射波長約780nm的光源的光學(xué)頭裝置相比增加約5％，該值位于再現(xiàn)信號允許范圍內(nèi)，不會導(dǎo)致嚴(yán)重問題。
然而，當(dāng)CD-R用作記錄媒體時，在發(fā)射光大約為650nm的光源和發(fā)射光大約為780nm的光源之間存在靈敏度的差別，如

圖1所示。由于CD-R具有一有機(jī)染料膜記錄層，所以當(dāng)采用650nm的光時，由于靈敏度不同，因此盤的低反射率使信號不能被再現(xiàn)。
為克服上述問題，提出了另一種傳統(tǒng)的采用兩個光源的光學(xué)頭裝置，如圖2所示。參照圖2，用于較薄厚度的盤(即DVD)10a的第一光源21發(fā)射約635nm的光，用于較厚厚度的盤10b(即CD)的第二光源31發(fā)射780nm的光。
由第一光源21發(fā)出的光由一偏振光束分光器23被反射并順序通過一干涉濾光鏡33、一個1/4相位延遲片11和一全息裝置13。此外，由第二光源31發(fā)射的光的光路經(jīng)干涉濾光鏡33被轉(zhuǎn)換后通過1/4相位延遲片和全息裝置13。在全息裝置13的中央部分形成一預(yù)定的衍射光柵13a。由于由第一光源21發(fā)射的光以其直徑大于衍射光柵13a的直徑被輸入，所以該光線成為0級衍射光，其通過全息裝置13時不被衍射而聚焦在相對薄的光盤10a上。同時，由第二光源31發(fā)射的光通過全息裝置13的衍射光柵13a被衍射為預(yù)定角度的+1級的衍射光，從而光線被聚焦在較厚的光盤10b上?？傊?，光線通過全息裝置13后由物鏡15聚焦在光盤10上。
當(dāng)把CD-R用作記錄媒體時，可采用這種光學(xué)頭裝置。然而，這種設(shè)有光柵13a的全息裝置13的組裝和設(shè)置非常復(fù)雜，且與不采用全息裝置時的情況相比，由全息裝置衍射的+1級衍射光的光功率急劇下降34％。
為解決上述問題，本發(fā)明的一個目的在于提供一種適用于多種光盤格式、結(jié)構(gòu)簡單并能提高光功率的光學(xué)頭裝置。
為實現(xiàn)上述目的，提出了一種光學(xué)頭裝置，包括一光源；一物鏡，用于將光源發(fā)射的光聚焦在記錄媒體的記錄表面上；一光檢測器，用于通過接收記錄媒體的反射光來檢測信息信號和誤差信號；一偏振光束分光器，位于光源與物鏡之間的光路上，用于改變?nèi)肷涔獾男羞M(jìn)光路；一波片，位于物鏡和偏振光束分光器之間的光路上，用于轉(zhuǎn)變?nèi)肷涔獾钠穹至?，其特征在于，所述光源包括相鄰的第一和第二垂直腔表面發(fā)射激光器，用于發(fā)射具有不同波長和不同入射角的光。
本發(fā)明的第一和第二垂直腔表面發(fā)射激光器最好包括一襯底；一位于襯底上的下電極層；一由多層組成的位于下電極層上的下反射層，該層由滲雜的半導(dǎo)體材料構(gòu)成；一形成在下反射層上并產(chǎn)生激光束的有源層；一由多層組成的形成在有源層上的上反射層，該層由與下反射層不同的滲雜的半導(dǎo)體材料構(gòu)成；一形成在上反射層的上表面的上電極層，該層具有一窗口，由有源層產(chǎn)生的光通過此窗發(fā)射出。
此外，本發(fā)明的第一垂直腔表面發(fā)射激光器最好發(fā)射紅外波長范圍的光，而第二垂直腔表面發(fā)射激光器最好發(fā)射紅光波長范圍的光，并且第一垂直腔表面發(fā)射激光器的窗口最好大于第二垂直表面發(fā)射激光器的窗口，以便使由第二垂直腔表面發(fā)射激光器發(fā)射的光的輻射角大于由第一垂直腔表面發(fā)射激光器發(fā)射的光的輻射角。
通過以下結(jié)合附圖詳細(xì)描述本發(fā)明的實施例，本發(fā)明的上述目的和優(yōu)點將更加明顯，附圖中圖1為在采用CD-R作為記錄媒體時一光源的靈敏度隨波長變化的曲線；圖2是適用于多種光盤格式的傳統(tǒng)光學(xué)頭裝置的光學(xué)結(jié)構(gòu)圖；圖3適用于多種光盤格式的本發(fā)明實施例的光學(xué)頭裝置的光學(xué)結(jié)構(gòu)圖；圖4是圖3的光源的透視圖。
如圖3所示，本發(fā)明的裝置包括光源30；偏振光束分光器61，用于根據(jù)偏振方向改變輸入光的照射路徑；物鏡65，用于將光源30發(fā)出的光聚集在記錄媒體10的記錄表面上；波片63，位于偏振光束分光器61和物鏡65之間，用于改變輸入光的偏振分量；一光檢測器67，用于接收由記錄媒體10反射的光并穿過偏振光束分光器61。
由圖4所示，光源30由襯底31和第一及第二垂直腔表面發(fā)射激光器(VCSEL)41和51組成，該兩個激光器相互鄰近排列在襯底31上。通常，VCSEL以半導(dǎo)體材料的疊層方向發(fā)射激光，因而簡化了其結(jié)構(gòu)排列。在此，由于第一和第二VCSEL 41和51的尺寸位于數(shù)十微米(μm)的范圍內(nèi)，所以來自不同位置的光所引起的像差可以忽略不計。
第一VCSEL 41發(fā)射波長約780nm的紅外光，這種光適合于較厚的光盤10b(見圖3)，即CD-R。第二VCSEL51發(fā)射約635-650nm范圍的紅光，這種光適合于較薄的光盤10a，即DVD或DVD-ROM。
第一和第二VCSEL41和51各自包括一個下電極層32和62；一下反射層33和63；一有源層34和64，一上反射層35和65和上電極層36和66，它們以上述順序排列在襯底31上。下反射層33和63及上反射層35和65是通過交替排列由AlxGa1-xAS構(gòu)成的滲雜半導(dǎo)體化合物和由GaAs構(gòu)成的化合物從而形成多層化合物而構(gòu)成的。但下反射層33和63與上反射層35和65是由不同類型的滲雜半導(dǎo)體材料構(gòu)成的，例如，下反射層33和63由n型半導(dǎo)體材料構(gòu)成，而上反射層35和65由P型半導(dǎo)體材料構(gòu)成或反之亦然。
下反射層33和66及上反射層35和65分別具有99％以上的高反射率，并反射由有源層34和64產(chǎn)生的絕大部分光而只允許極少部分光從中通過。
下電極層32和62及上電極層36和66分別是具有優(yōu)良導(dǎo)電性能的金屬。由外部電源(未示出)為上電極層36和66提供一(相對于下電極層32和62)正電壓。
在上電極層36和66上形成有窗口42和52，由有源層34和64產(chǎn)生的激光穿過上反射層35和65從該窗口中發(fā)射出。這里，由第一VCSEL41發(fā)射的光束43的輻射角比由第二VCSEL51發(fā)射的光束53的輻射角小。即，由于發(fā)射光束的輻射角與窗口42和52的直徑成反比，因此第一VCSEL的窗口42應(yīng)設(shè)計成比第二VCSEL的窗口52大。
第一和第二VCSEL41和51在同一制作工藝中制成，并通過插入在第一和第二VCSEL41和51之間的絕緣板37相互絕緣。
參見圖3，物鏡65安裝在一驅(qū)動器(未示出)上而被驅(qū)動，以校正聚焦誤差和跟蹤誤差。由于存在球面相差，物鏡65在聚焦輸入到遠(yuǎn)軸區(qū)域的入射光時形成的焦點與其聚焦輸入到近軸區(qū)域的入射光時形成的焦點不同。因此，從第一VCSEL41發(fā)射的具有較小輻射角的光束43穿過偏振光束分光器61、波片63及物鏡65的近軸區(qū)在較厚的光盤10b上形成一光點。同時，從第二VCSEL51發(fā)射的具有較大輻射角的光束53穿過偏振光束分光鏡61、波片63和物鏡65的遠(yuǎn)軸區(qū)在較薄的光盤10a上形成一光點。
偏振光束分光器61允許在一個偏振方向上的入射光通過并同時通過反射入射光的另一偏振方向的光來改變?nèi)肷涔獾那斑M(jìn)路徑。
波片63最好是一個λ/4波長延遲片，其將線性偏振入射光線轉(zhuǎn)換為圓偏振光，并將圓偏振入射光轉(zhuǎn)換為線性偏振光線。
由記錄媒體10反射的光通過物鏡65和波片63被轉(zhuǎn)換為具有與光源30的發(fā)射光不同偏振分量的光。轉(zhuǎn)換后的光通過偏振光束分光器61聚焦在光檢測器67上，以便由光檢測器檢測信息信號和誤差信號。
如上所述，在本發(fā)明的適用于多種光盤格式的光學(xué)頭裝置中，采用了兩個VCSEL作為光源，偏振光束分光器用于改變光路，使得在獲得較高光功率的同時能適用于不同厚度的光盤。而且，當(dāng)采用CD-R作為記錄介質(zhì)時，通過采用紅光波長范圍的光可以避免數(shù)據(jù)損失。此外，通過利用集成光源取代類似全息裝置的光學(xué)裝置可以縮小設(shè)備的結(jié)構(gòu)并獲得較低的生產(chǎn)成本。
權(quán)利要求
1.一種光學(xué)頭裝置，包括一光源；一物鏡，用于將由所述光源發(fā)射的光聚焦在記錄媒體的記錄表面上；一光檢測器，用于通過接收從所述記錄媒反射的光來檢測信息信號和誤差信號；一偏振光束分光器，位于所述光源和所述物鏡之間的光路上，用于改變?nèi)肷涔獾那斑M(jìn)路徑；一波片，位于所述物鏡和所述偏振光束分光器之間的光路上，用于轉(zhuǎn)換入射光的偏振分量，其特征在于，所述光源包括相鄰排列的第一和第二垂直腔表面發(fā)射激光器，其用于發(fā)射具有不同波長和不同輻射角的光。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光學(xué)頭裝置，其中所述第一和第二垂直腔表面發(fā)射激光器分別具有一襯底；一位于所述襯底上的下電極層；一由多層組成的位于所述下電極層上的下反射層，該下反射層由滲雜的半導(dǎo)體材料構(gòu)成；一形成在所述下反射層上并產(chǎn)生激光束的有源層；一由多層組成的形成在所述有源層上的上反射層，該上反射層由滲雜的半導(dǎo)體材料構(gòu)成，該材料的半導(dǎo)體類型與下反射層的不同；以及一形成在所述上反射層的上表面的上電極層，其具有一窗口，由所述有源層產(chǎn)生的光通過該窗口發(fā)射出。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光學(xué)頭裝置，進(jìn)一步包括一絕緣片，其位于第一垂直腔表面發(fā)射激光器和第二垂直腔表面發(fā)射激光器之間，用于使所述第一垂直腔表面發(fā)射激光器和第二垂直腔表面發(fā)射激光器之間電絕緣。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光學(xué)頭裝置，其中所述第一垂直腔表面發(fā)射激光器發(fā)射紅外波長范圍的光，所述第二垂直腔表面發(fā)射激光器發(fā)射紅光波長范圍的光，并且所述第一垂直腔表面發(fā)射激光器的窗口應(yīng)設(shè)計成大于所述第二垂直腔表面發(fā)射激光器的窗口，以便使從所述第二垂直腔表面發(fā)射激光器發(fā)射的光的輻射角大于從所述第一垂直腔表面發(fā)射激光器發(fā)射的光的輻射角。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光學(xué)頭裝置，其中所述波片是一個λ/4波長延遲片，其將線性偏振入射光轉(zhuǎn)換為圓偏振光，也將圓偏振入射光轉(zhuǎn)換為線性偏振光。
全文摘要
一種用于不同光盤記錄格式的光學(xué)頭裝置,包括一光源,其具有兩個相鄰排列的垂直腔表面發(fā)射激光器,其發(fā)射具有不同波長和不同輻射角的光;一物鏡,用于將光源發(fā)射的光聚焦在記錄媒體的記錄表面上;一光檢測器,用于通過接收記錄媒體的反射光來檢測信息信號和誤差信號;一偏振光束分光器,位于光源和物鏡之間的光路上,用于改變?nèi)肷涔獾穆窂?一波片,位于物鏡和偏振光束分光器之間的光路上,用于轉(zhuǎn)換入射光的偏振分量。
文檔編號G11B7/135GK1182264SQ9712117
公開日1998年5月20日 申請日期1997年10月23日 優(yōu)先權(quán)日1996年10月24日
發(fā)明者樸壽韓 申請人:三星電子株式會社