專利名稱：具有降低由寄生反射引起的噪聲的裝置的光學(xué)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及本發(fā)明一般涉及用于數(shù)據(jù)存儲(chǔ)系統(tǒng)的光纖，更詳細(xì)地說，本發(fā)明涉及在磁光數(shù)據(jù)存儲(chǔ)系統(tǒng)中的低雙折射光纖。
背景技術(shù)：
在磁光存儲(chǔ)系統(tǒng)中，使用沉積在旋轉(zhuǎn)光盤上的磁光(MO)記錄材料，可以把信息作為磁疇的空間變化記錄在磁光盤上。在讀出期間，磁疇圖形調(diào)制光偏振，而檢測(cè)系統(tǒng)把所產(chǎn)生的信號(hào)從光學(xué)格式轉(zhuǎn)換成電子學(xué)格式。
在一類磁光存儲(chǔ)系統(tǒng)中，把磁光頭組件放置在直線致動(dòng)器上，該致動(dòng)器在記錄和讀出期間使磁光頭沿磁光盤的徑向移動(dòng)，使磁光頭組件位于數(shù)據(jù)磁道的上方。把一個(gè)磁性線圈放在磁光頭組件上的一個(gè)分開的組件上，以產(chǎn)生在垂直于磁光盤表面的方向上有磁場(chǎng)分量的磁場(chǎng)。首先通過使激光束聚焦以在磁光盤上形成一個(gè)光點(diǎn)，相對(duì)于圍繞磁光盤媒體的磁性材料為垂直極性的磁化作為指示零或一的標(biāo)志而被記錄。光點(diǎn)的功能是使磁光材料加熱到接近或超過居里點(diǎn)的溫度(在該溫度施加磁場(chǎng)可以容易地改變磁化)。流過磁性線圈的電流使自發(fā)的垂直磁化的取向或是向上或是向下。在具有適當(dāng)高的溫度的光點(diǎn)區(qū)域中發(fā)生該取向過程。去除激光束后，保留該磁化強(qiáng)度的取向。在磁性線圈產(chǎn)生相反方向的磁場(chǎng)期間，如果激光束再把該標(biāo)志處局部加熱到居里點(diǎn)，則可以擦除或重寫該標(biāo)志。
通過利用磁克耳效應(yīng)而根據(jù)磁光盤上所考慮的特定標(biāo)志讀出信息，從而通過所考慮的標(biāo)志處的磁化來檢測(cè)施加在反射光束上的光偏振的克耳旋轉(zhuǎn)。由材料的特性來確定克耳旋轉(zhuǎn)的量值(包括在克耳系數(shù)中)。通過建立的差分檢測(cè)方案以及根據(jù)在所考慮的標(biāo)志處的自發(fā)磁化的方向是順時(shí)針還是逆時(shí)針取向來測(cè)量旋轉(zhuǎn)方向。
目前對(duì)具有表面密度為1千兆位/英寸數(shù)量級(jí)的磁光盤提供存取的傳統(tǒng)的磁光頭勢(shì)必基于相對(duì)較大的光學(xué)組件，這種組件使磁光頭的物理尺寸和質(zhì)量變得頗為笨重(一般沿一個(gè)方向的尺寸為3-15mm)。結(jié)果，在現(xiàn)有技術(shù)中機(jī)械地移動(dòng)磁光頭以存取在磁光存儲(chǔ)盤上的新數(shù)據(jù)磁道的速度很慢。此外，現(xiàn)有技術(shù)的磁光頭的物理尺寸限制了磁光盤之間的間隔。因?yàn)樵跇?biāo)準(zhǔn)高度磁光盤驅(qū)動(dòng)器中可得到的容積是有限的，因此，尚未得到作為高容量高性能的商品化產(chǎn)品的磁光盤驅(qū)動(dòng)器。例如，目前可得到的商品化磁光存儲(chǔ)裝置僅提供130mm的雙面2.6 ISO千兆字節(jié)磁光盤的僅一面的存取，磁光盤存取時(shí)間為40ms，而數(shù)據(jù)傳輸速率為4.6兆比特/秒。
N.Yamada(第5，255，260號(hào)美國專利)揭示了一種小型浮動(dòng)光頭，用于存取多個(gè)光盤的上表面和下表面。Yamada揭示的浮動(dòng)光頭描述一個(gè)致動(dòng)臂，該臂具有安裝在其上的一個(gè)靜止(相對(duì)于臂固定)的鏡子或棱鏡，用于把光傳輸遞到相變光盤和從相變光盤接收光。雖然Yamada描述的靜止光學(xué)元件對(duì)包含在固定容積中的多個(gè)相變光盤的兩面進(jìn)行存取，但Yamada的浮動(dòng)光頭受到光學(xué)元件的尺寸和質(zhì)量的限制。結(jié)果，也限制了能制造來在給定容積中起作用的光盤的性能和數(shù)量。
在使用偏振保持光纖和Fabry-Perot(FP)激光器以使偏振光從光源傳遞到存儲(chǔ)位置的應(yīng)用中，模式分配噪聲限制了可得到的信噪比。明顯的是，當(dāng)把雙折射率高的元件放置在FP激光器的光路中時(shí)，寬帶偏振起伏形式的模式分配噪聲(MPN)是FP激光器的固有特性。按照設(shè)計(jì)，偏振保持(PM)光纖的雙折射率很高，因此，當(dāng)PM光纖和FP激光器一起使用時(shí)，很難消除MPN。
因此，與傳統(tǒng)的方法相比，所需要的是一種具有足夠大的信噪比(SNR)的光學(xué)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)系統(tǒng)，所述光學(xué)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)系統(tǒng)使用光纖，以在激光光源和光學(xué)驅(qū)動(dòng)器的存儲(chǔ)位置之間傳輸光，并允許放置在給定容積內(nèi)的盤片的數(shù)量增加。經(jīng)改進(jìn)的光頭最好應(yīng)提供較大的數(shù)值孔徑、較小的光頭尺寸和質(zhì)量。此外，光頭還應(yīng)在存取光盤表面、光盤驅(qū)動(dòng)器存取時(shí)間、數(shù)據(jù)傳輸速率、光學(xué)方式產(chǎn)生的噪聲和易于對(duì)準(zhǔn)和制造方面比傳統(tǒng)方法有所改進(jìn)。
發(fā)明概要通過使用低雙折射光纖來傳遞信息至光學(xué)存儲(chǔ)媒體和從光學(xué)存儲(chǔ)媒體送出信息，本發(fā)明允許增加可以放置在任何給定容積中的存儲(chǔ)盤片的數(shù)量。在較小的光頭上的高諧振頻率的跟蹤伺服裝置和光纖一起提供改進(jìn)的對(duì)存儲(chǔ)媒體的存取、改進(jìn)的盤片驅(qū)動(dòng)器存取時(shí)間和改進(jìn)的數(shù)據(jù)傳輸速率。
按照本發(fā)明，光盤驅(qū)動(dòng)器使用Winchester磁盤技術(shù)的各個(gè)方面，例如，浮動(dòng)頭技術(shù)。在本發(fā)明的另一方面，激光光學(xué)組件把光從光源導(dǎo)向光開關(guān)，光開關(guān)把光導(dǎo)向耦合到一個(gè)或多個(gè)旋轉(zhuǎn)臂的多條低雙折射光纖之一，每個(gè)旋轉(zhuǎn)臂支撐一個(gè)浮動(dòng)光頭。為了在相應(yīng)的存儲(chǔ)媒體處用經(jīng)聚焦的光點(diǎn)讀出和寫入數(shù)據(jù)的目的，使光通過光纖傳輸?shù)较鄳?yīng)的光頭。通過光頭和光纖把來自存儲(chǔ)媒體的經(jīng)反射的光信號(hào)耦合回來，用于接著的處理。在另一個(gè)實(shí)施例中，光的光源包括穩(wěn)定的單頻激光源，諸如分布反饋式(DFB)激光器。
由安裝在浮動(dòng)頭上的可操縱的經(jīng)微加工(micro-machined)的鏡子改變由光纖傳遞的光的光路。通過使鏡子的中央部分圍繞旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)而進(jìn)行磁道跟蹤和鄰近磁道的搜索。通過嵌入的微物鏡(諸如GRIN(漸變折射率)透鏡或模制透鏡)引導(dǎo)來自可操縱的微加工鏡子的反射光。使經(jīng)聚焦的光點(diǎn)沿近似平行于存儲(chǔ)盤的徑向的方向來回掃描。
在另一個(gè)實(shí)施例中，通過操作一組彼此獨(dú)立的可操縱的微加工鏡子，可以對(duì)一個(gè)以上的存儲(chǔ)媒體的表面進(jìn)行磁道跟蹤和鄰近磁道的搜索。在這個(gè)特殊的實(shí)施例中，需要多個(gè)激光光學(xué)組件。
在本發(fā)明的另一個(gè)方面，使用低雙折射光纖把信息傳遞到磁光存儲(chǔ)盤和從磁光存儲(chǔ)盤傳出信息。當(dāng)通過光纖傳輸時(shí)，由于施加到光纖上的不可避免的應(yīng)力，來自存儲(chǔ)媒體的偏振信息的SNR比可能變壞。本發(fā)明提供一種提高SNR的裝置和方法。在一個(gè)實(shí)施例中，補(bǔ)償在低雙折射光纖中導(dǎo)致雙折射的面內(nèi)(in-plane)彎曲以增加SNR。在另一個(gè)實(shí)施例中，補(bǔ)償導(dǎo)致雙折射的面外(out-of-plane)彎曲以增加SNR。通過提供光偏振旋轉(zhuǎn)元件可以補(bǔ)償雙折射導(dǎo)致的面外彎曲，該元件可以包括一個(gè)1/2波片或固定的1/4波片和可變相位波片的組合。通過提供經(jīng)反射的光的光相位滯后可以補(bǔ)償面內(nèi)彎曲。通過光相位滯后元件可以提供相位滯后，該元件包括液晶滯后器、固定的1/4波片和可旋轉(zhuǎn)的1/2波片的組合、或固定的1/4波片和可旋轉(zhuǎn)的偏振分束器。在再另一個(gè)實(shí)施例中，通過提供包括經(jīng)調(diào)制的Fabry-Perot或DFB激光器的光的光源可以增加SNR。
在本發(fā)明的另一方面，通過實(shí)質(zhì)上減少或消除在光纖的端面處的寄生反射(或其影響)提供各種降低噪聲技術(shù)。如果激光源例如是FP或DFB激光源，則可以應(yīng)用這些降低噪聲的技術(shù)。特別，可以在靠近激光源的光纖前(入射)端和在靠近存儲(chǔ)媒體的光纖后(光頭)端消除寄生反射(或其影響)。
如上面類似地?cái)⑹龅模瑸榱讼齺碜怨饫w前端面(即，入射端面)的寄生反射的影響，可以用特定的頻率對(duì)激光源進(jìn)行調(diào)制，該頻率取決于光纖的長度。結(jié)果，光纖前端面的寄生反射是與從存儲(chǔ)媒體返回的承載信號(hào)的主光束在時(shí)間上分開的。
在按照本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例中，藉助于把光纖前端面耦合至一種材料來消除光纖前端面的寄生反射，該材料的折射率與光纖纖心的折射率相等。例如，該材料可由環(huán)氧樹脂、流體或其他合適的材料構(gòu)成。
在按照本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例中，藉助于把光纖前端面耦合至蓋片(coverslip)來消除光纖前端面的寄生反射，該蓋片的折射率與光纖纖心的折射率相等。例如，該蓋片可以由玻璃或其他合適的材料做成。
在按照本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例中，藉助于按相對(duì)于光傳播軸的特殊角度對(duì)光纖后端面拋光來消除光纖后端面(即，頭端面)的寄生反射的影響。結(jié)果，承載信號(hào)的主光束在空間上與寄生反射分開。此外，為了提供最佳的耦合效率，可以按相對(duì)于光傳播軸的類似的角度對(duì)耦合至光纖前端面的GRIN透鏡拋光。
在按照本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例中，藉助于按相對(duì)于光傳播軸的特殊角度切割光纖后端面來消除光纖后端面的寄生反射的影響。作為斜切(angle cleave)的結(jié)果，寄生反射不能通過光纖有效地后向耦合，因此，有效地被消除。
在按照本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例中，藉助于把光纖后端面耦合至一種流體或環(huán)氧樹脂來消除光纖后端面的寄生反射，該流體或環(huán)氧樹脂的折射率等于光纖纖心的折射率。
在按照本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例中，藉助于把光纖后端面耦合至無纖心或多模光纖部分來消除光纖后端面的寄生反射，該光纖部分的折射率等于光纖纖心的折射率。例如，通過熔接(fusion splicing)來實(shí)現(xiàn)光纖的耦合。
附圖簡述

圖1a示出帶有低雙折射光纖的面內(nèi)彎曲和面外彎曲的磁光存儲(chǔ)和檢索系統(tǒng)的一個(gè)實(shí)施例；圖1b示出帶有低雙折射光纖的主要是面內(nèi)彎曲的磁光存儲(chǔ)和檢索系統(tǒng)；圖2a示出按照本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的激光器一光學(xué)組件；圖2b示出用于提供可變光相位滯后的一個(gè)實(shí)施例；圖2c示出用于提供可變光相位滯后的另一個(gè)實(shí)施例；圖2d示出用于提供可變光相位滯后的另一個(gè)實(shí)施例；圖2e示出光偏振旋轉(zhuǎn)器的一個(gè)實(shí)施例；圖2f示出一個(gè)實(shí)施例，其中用脈沖驅(qū)動(dòng)激光源；圖3示出包括光開關(guān)的光學(xué)模塊；圖4a-g示出本發(fā)明的浮動(dòng)頭的各種視圖；圖5a-b示出磁光盤驅(qū)動(dòng)器的兩個(gè)實(shí)施例；圖6是按照本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例的耦合至帶有折射率匹配材料的GRIN透鏡的光纖的圖；圖7是按照本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例的耦合至帶有與光纖粘合的蓋片的GRIN透鏡的光纖的圖；圖8是按照本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例的通過GRIN透鏡和光纖傳播的承載信號(hào)的反射光束的圖，光束具有改變了的構(gòu)造入射端面；圖9a是光纖的一部分的圖，其中，在光纖的頭端出現(xiàn)寄生反射；圖9b是一張曲線圖，說明從光纖頭端的光纖端面反射的相對(duì)后向耦合效率與光纖頭端切角大小的關(guān)系；圖9c示出按照本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例的一種光學(xué)系統(tǒng)，它具有向下斜切的光纖；圖9d示出按照本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例的一種光學(xué)系統(tǒng)，它具有向上斜切的光纖；圖9e示出按照本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例的一種光學(xué)系統(tǒng)，它沒有斜切的光纖；圖10a示出按照本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例的一種包括頭端面的光纖，它具有直切(straight cleave)或拋光，并且用折射率匹配的流體或環(huán)氧樹脂耦合至滑塊；圖10b示出圖10a所示的光學(xué)系統(tǒng)中的承載信號(hào)光束的傳播和寄生反射；圖11a示出按照本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例的具有頭端的光纖，該頭端與一段多模光纖連接；圖11b示出圖11a所示的光學(xué)系統(tǒng)中的承載信號(hào)光束的傳播和寄生反射；以及圖11c是一張曲線圖，示出在光纖頭端的反射與連接至該光纖的一段多模光纖的長度的關(guān)系。
較佳實(shí)施例的詳述現(xiàn)在詳細(xì)參考附圖，其中用相同的數(shù)字來識(shí)別本發(fā)明的相似的部件，在圖1a中可看到一般以透視圖示出的磁光存儲(chǔ)和檢索系統(tǒng)100。在一個(gè)實(shí)施例中，磁光(MO)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和檢索系統(tǒng)100包括一組Winchester型浮動(dòng)頭106，該浮動(dòng)頭適用于一組雙面第一表面磁光盤107(每個(gè)磁光盤表面一個(gè)浮動(dòng)頭)。通過相應(yīng)的懸掛件130和致動(dòng)器臂105把浮動(dòng)頭組106(此后稱之為浮動(dòng)磁光頭)耦合到旋轉(zhuǎn)致動(dòng)器磁鐵和線圈組件120，從而位于一組磁光盤107的表面的上方。在工作中，通過主軸馬達(dá)旋轉(zhuǎn)磁光盤組107以致在浮動(dòng)磁光頭組106和磁光盤組107之間產(chǎn)生空氣動(dòng)力學(xué)上升力，以致使浮動(dòng)磁光頭組106在離磁光盤組107的上表面和下表面約15微英寸處保持浮動(dòng)狀態(tài)。由懸掛件組130施加的相等相反的彈簧力對(duì)抗上升力。在不工作期間，使浮動(dòng)磁光頭組106靜態(tài)地保持在離開磁光盤組107的表面的存儲(chǔ)狀態(tài)。系統(tǒng)100還包括光學(xué)模塊103和耦合到其上的光學(xué)元件組102(諸如低雙折射光纖組)。
圖2a示出作為激光光模塊103的一部分而使用的激光器-光學(xué)組件101。在本發(fā)明中，圖1a和1b的光學(xué)模塊103包括激光器-光學(xué)組件101，該組件包括激光源231，諸如Fabry Perot(FP)激光器或穩(wěn)定的單頻激光源，諸如分布反饋(DFB)激光器。由于在激光器腔內(nèi)使用了具有波長選擇性的光柵元件，因此DFB激光源產(chǎn)生非常穩(wěn)定的窄帶單頻輸出。在一個(gè)實(shí)施例中，231工作于可見光譜的紅光區(qū)域中約660 nm波長處；然而，可以理解，工作于其它波長的激光光源也在本發(fā)明的范圍內(nèi)。Fabry-Perot激光二極管的特征是在它們的光譜輸出中的高頻起伏，這將導(dǎo)致在本技術(shù)領(lǐng)域中稱之為模式分配噪聲(MPN)的出現(xiàn)。當(dāng)把線偏振光送入高雙折射元件(例如，單模偏振保持(PM)光纖)時(shí)，模式分配噪聲(MPN)以偏振噪聲的形式顯示出來，它的作用是降低可得到的信噪比(SNR)。在磁光記錄中，由于希望讀出來自磁光盤107的偏振信息，重要的是要把偏振噪聲保持至最小，然而，當(dāng)在現(xiàn)有技術(shù)中使用FP激光光源和單模偏振保持光纖時(shí)難于達(dá)到該要求。另一方面，使用低雙折射(lo-bi)光纖允許構(gòu)造出不易具有MPN的光學(xué)系統(tǒng)。
如下面要討論的，為了實(shí)質(zhì)上降低或消除在光纖102的端面處的寄生反射(或其影響)，提供了各種降低噪聲的技術(shù)。如果激光源例如是FP或DFB，則可以應(yīng)用這些降噪技術(shù)。
激光器-光學(xué)組件101進(jìn)一步包括準(zhǔn)直光學(xué)元件234、漏泄分束器232和耦合透鏡233。激光器-光學(xué)組件101把P偏振激光束291從激光光源231通過漏泄分束器232和耦合透鏡233導(dǎo)向光開關(guān)104。激光器-光學(xué)組件101還接收來自特定磁光盤107的表面的經(jīng)反射的激光束292的S和P偏振分量。耦合透鏡233引導(dǎo)經(jīng)反射的激光束292并經(jīng)過漏泄光束分離器232導(dǎo)向包括偏振分束器239、鏡子235和光電二極管組236的差分檢測(cè)器。在經(jīng)過光電二極管組236光-電信號(hào)轉(zhuǎn)換之后，差分信號(hào)經(jīng)過差分放大器237的處理并作為信號(hào)294輸出。差分檢測(cè)器240用一個(gè)差分信號(hào)測(cè)量經(jīng)反射的激光束292的正交的S和P偏振分量的光功率，所述差分信號(hào)最好是在特定磁光盤107的表面處由克耳效應(yīng)引起的偏振旋轉(zhuǎn)的敏感量度。如下所述，在本發(fā)明的特殊實(shí)施例中，激光器-光學(xué)組件101進(jìn)一步包括在AA和BB表示的位置處的多種光學(xué)元件，以提供激光束291和292的光相位滯后和/或光偏振旋轉(zhuǎn)。
圖3示出包括光開關(guān)104的光學(xué)模塊103。把光開關(guān)104放置在光纖組102和激光器-光學(xué)組件101之間，并在包括光纖組102之一、浮動(dòng)磁光頭組106之一和磁光盤組107之一的代表性光路中示出。光開關(guān)104提供足夠程度的選擇性以致把輸出激光束291引導(dǎo)到特定光纖102的相應(yīng)的近端。輸出激光束291從光纖102的遠(yuǎn)端出來并通過浮動(dòng)磁光頭106導(dǎo)向相應(yīng)的磁光盤107的表面記錄層349。
在信息寫入期間，輸出激光束291通過對(duì)所選擇的所考慮的點(diǎn)340加熱到接近磁光記錄層349的居里點(diǎn)而降低表面記錄層349的矯頑力。使輸出激光束291的光強(qiáng)保持不變，而使用時(shí)變垂直偏置磁場(chǎng)來確定垂直于磁光盤107的“向上”或“向下”的磁疇的圖形。該技術(shù)稱之為磁場(chǎng)調(diào)制(MFM)。另一種做法是，為了較佳地控制疇壁位置和降低疇邊緣抖動(dòng)，在所考慮的點(diǎn)340處可以對(duì)輸出激光束291以同步于時(shí)變垂直偏置磁場(chǎng)的方式進(jìn)行調(diào)制。接著，當(dāng)在表面層349處的所選擇的所考慮的點(diǎn)340冷卻時(shí)，使信息在相應(yīng)的旋轉(zhuǎn)盤片107的表面上編碼。
在信息的讀出期間，有選擇地把輸出激光束291(與寫入的功率相比，其功率較低)傳送到磁光盤107，致使在從所考慮的點(diǎn)340反射時(shí)，克耳效應(yīng)造成經(jīng)反射的激光束292的偏振狀態(tài)或是順時(shí)針旋轉(zhuǎn)或是反時(shí)針旋轉(zhuǎn)(如箭頭363所示)。實(shí)質(zhì)上上述光路是雙向的。相應(yīng)地，經(jīng)反射的激光束292由浮動(dòng)磁光頭106接收并輸入到光纖102的遠(yuǎn)端(頭端)900。光纖102把經(jīng)反射的激光束292導(dǎo)向光開關(guān)104并通過光開關(guān)104有選擇地傳送到激光器-光學(xué)組件101，用于接著的光-電信號(hào)轉(zhuǎn)換。
回到圖1a，在較佳實(shí)施例中，本發(fā)明的光纖組102包括單模低雙折射光纖。本發(fā)明確定，通過使用設(shè)計(jì)成具有低雙折射的光纖(在光纖技術(shù)中稱為低雙折射(或lo-bi)光纖)，可以降低模式分配噪聲以得到可接受的信噪比(SNR)。lo-bi光纖的低雙折射與單模偏振保持光纖(也稱為PM光纖)的固有高雙折射相對(duì)比?？梢蕴峁﹍o-bi光纖作為“旋轉(zhuǎn)光纖”(spun fiber)，它是在光纖拉制過程期間從稍微雙折射光纖預(yù)制棒旋轉(zhuǎn)而成。當(dāng)冷卻時(shí)，使幾何的扭轉(zhuǎn)固定成旋轉(zhuǎn)光纖。如果光纖的旋轉(zhuǎn)率足夠大，則通過由旋轉(zhuǎn)引入的等效園雙折射可以壓倒彎曲產(chǎn)生的直線雙折射或由于各向異性熱應(yīng)力而產(chǎn)生的雙折射的效應(yīng)。大多數(shù)單模光纖呈現(xiàn)由局部內(nèi)應(yīng)力引起的某種程度的直線雙折射。旋轉(zhuǎn)光纖是一種例外，這意味著，在拉制過程期間使預(yù)制棒迅速旋轉(zhuǎn)，會(huì)產(chǎn)生一種平均效應(yīng)，對(duì)于跨過數(shù)個(gè)旋轉(zhuǎn)周期的傳播長度而言，它將導(dǎo)致低的內(nèi)在直線雙折射。可以理解，本發(fā)明不必限制于旋轉(zhuǎn)的lo-bi光纖，因?yàn)槭褂闷渌夹g(shù)(例如，仔細(xì)地設(shè)計(jì)的預(yù)制棒和特殊的拉制技術(shù))制造lo-bi光纖在本技術(shù)領(lǐng)域中也是已知的。在本發(fā)明的一個(gè)示例實(shí)施例中，lo-bo光纖組102包括每米1-2度的相位滯后、近似于600 nm的工作波長、580-600 nm的截止波長、約80 μm的包層直徑、直徑160-190μm的丙烯酸鹽雙護(hù)套、0-70℃的可工作溫度范圍、約4.0-μm的模式場(chǎng)直徑和小于5％的模式場(chǎng)橢圓度。
如圖1a所示，lo-bi光纖組102在其遠(yuǎn)端處耦合浮動(dòng)磁光頭組106中相應(yīng)的一組，確定該光纖組的路線沿致動(dòng)器臂組105和懸掛件組130中相應(yīng)的一組，確定其路線圍繞光學(xué)模塊103并在其近端處耦合到光學(xué)模塊103。因?yàn)樵谙到y(tǒng)100中的有限容積所加的限制，光纖組102可能要求以不是共線和/或共面方式確定其路線，這接著會(huì)使光纖102受到應(yīng)力，因此在光纖102中產(chǎn)生雙折射。光纖102在所示的A點(diǎn)處從光學(xué)模塊103出來，并集合在一起和圍繞光學(xué)模塊103纏繞。如果需要，額外的繞組提供額外的光纖長度以便于裝配和返修。最好這樣確定光纖的路線，即，大多數(shù)的彎曲都發(fā)生在單個(gè)平面中(此后稱之為面內(nèi)(in-plane)彎曲)。在點(diǎn)C處示出光纖102的面內(nèi)彎曲的例子。在某些點(diǎn)上光纖102扇出(fan out)到它各自的頭，例如在所示的點(diǎn)B處開始；因此，在光纖102之間還可能有一些面外(out-of-plane)彎曲，這會(huì)改變雙折射的局部取向，但是如果保持足夠大的彎曲半徑，則面外的雙折射的量值可以是相當(dāng)小。彎曲引起的雙折射的特征可以表示為(1)正比于(Rfiber/Rbend)2的一個(gè)量值，其中Rfiber是光纖包層的半徑而Rbend是彎曲的半徑；以及(2)這樣一種取向，致使一根軸在彎曲的平面內(nèi)而另一根軸垂直于該平面。如果不是因?yàn)楣饫w組102的彎曲，輸出和反射的激光束291和292在理論上經(jīng)受具有低雙折射的光纖組102，類似于一組自由空間光路。然而，在lo-bi光纖組102中的雙折射引起的上述彎曲可以使通過光纖組102傳送的偏振旋轉(zhuǎn)信息變壞。相應(yīng)地，在本發(fā)明的一個(gè)方面，提供一種用于補(bǔ)償?shù)姆椒ê脱b置，包括在激光束291和/或292的光路中的光學(xué)元件，以提供光相位滯后和/或光偏振旋轉(zhuǎn)。
按照本發(fā)明可以確定，通過光纖組102的彎曲引起的雙折射，在激光束292的S和P偏振分量之間引入了相移，并確定，通過在反射光束292的光路中放置光相位滯后元件可以補(bǔ)償相移，此外還確定，為了以最大的SNR檢測(cè)反射激光束292的克耳旋轉(zhuǎn)，在激光束292的反射的P和S偏振分量之間的相移應(yīng)保持0度模π(0 degrees moduloπ)。在一個(gè)較佳實(shí)施例中，通過使在沒有克耳信號(hào)時(shí)的反射激光束292和正交偏振克耳分量同相而利用光相位滯后元件，以優(yōu)化來自磁光盤107的克耳信號(hào)。通過在噪擾帶(noise fringe)的底部工作，這樣做也使由光纖組102引入的模式分配噪聲最小化。通過光相位滯后元件可以提供光相位滯后，該元件使光波分解成兩個(gè)正交線偏振分量并在它們之間產(chǎn)生相移。理想地，提供光滯后的光學(xué)元件將既不會(huì)偏振也不會(huì)在光束通過它們時(shí)引起強(qiáng)度變化；它們將簡單地改變光束的偏振狀態(tài)。提供光相位滯后的元件可以是固定的或可變的品種，并且一般可作為具有兩個(gè)不同折射率的雙折射、單軸材料得到。例如舉出這種材料的幾個(gè)例子可以包括單軸晶體、石英晶體、云母晶體、向列相液晶、電光材料、聚合物。
按照本發(fā)明可以確定，為了得到這些情況，光纖組102的彎曲引起的軸最好應(yīng)和漏泄分束器232的軸對(duì)準(zhǔn)，致使輸出激光束291的P偏振將平行于由光纖組102的面內(nèi)彎曲引起的軸。
如上所述，光纖組102可能經(jīng)歷彎曲，例如，面內(nèi)彎曲和/或面外彎曲的組合。在如圖1b示出的另一個(gè)實(shí)施例中，可以這樣確定光纖102的路線，致使發(fā)生光纖組102的最小的面外彎曲，例如，如果確定光纖102的路線使之從光學(xué)模塊103出來并使之沿平行平面加以保持，則這些平行平面具有的平面間隔和光纖的路線到達(dá)的各自的頭106(不是在B點(diǎn)處的扇出)之間的間隔相等。在該實(shí)施例中，即使沒有面外彎曲，仍會(huì)發(fā)生光纖的面內(nèi)彎曲，諸如在光纖組102從光學(xué)模塊103到頭106的的正常確定路線期間。
在光纖102發(fā)生最小面外彎曲的一個(gè)實(shí)施例中，為了補(bǔ)償彎曲引起的雙折射而需要光相位滯后。可以通過一個(gè)光相位滯后器255提供這種補(bǔ)償，該光相位滯后器包括諸如科羅拉多州Frederick的Meadowlark Optics制造的LVR 100VRS之類的可變液晶滯后器。在該實(shí)施例中，光相位滯后器255連同第一1/2波片253一起使用，兩者都放置在漏泄分束器232和偏振分束器239之間的光路中的BB點(diǎn)處(在圖2a和2b中示出)。最好把光相位滯后器255的光軸相對(duì)于漏泄分束器232的光軸對(duì)準(zhǔn)在零度，而第一1/2波片的光軸相對(duì)于偏振分束器239的光軸對(duì)準(zhǔn)在22.5度。1/2波片的這種設(shè)置使得偏振旋轉(zhuǎn)約45度，從而在沒有克耳信號(hào)(即，平衡狀態(tài))時(shí)在光電檢測(cè)器上產(chǎn)生相等的功率。在可變液晶滯后器的一種使用中，施加從大約0.1伏至大約10.0伏范圍的峰-峰輸入電壓，它已經(jīng)示出對(duì)于面內(nèi)引起的應(yīng)力產(chǎn)生適當(dāng)?shù)难a(bǔ)償；稍微改變光纖組102之間的面內(nèi)彎曲可能要求略為不同的電壓。在校正階段可以預(yù)定當(dāng)使用特殊的光纖102時(shí)要施加的特殊的電壓。在光開關(guān)104切換之間的時(shí)間間隔期間可以改變?cè)撾妷骸?br> 在光纖102發(fā)生最小面外彎曲的另一個(gè)實(shí)施例中，可以通過組合傳統(tǒng)類型的1/4波片254和動(dòng)態(tài)旋轉(zhuǎn)的1/2波片257來提供光相位滯后，兩者都放置在漏泄分束器232和偏振分束器239之間(在圖2a和2c中示出)。在該實(shí)施例中，1/4波片254的光軸相對(duì)于漏泄分束器232的光軸對(duì)準(zhǔn)在45°，而動(dòng)態(tài)旋轉(zhuǎn)的1/2波片257的光軸相對(duì)于漏泄分束器232的光軸旋轉(zhuǎn)。動(dòng)態(tài)旋轉(zhuǎn)的1/2波片257可以包括耦合到機(jī)電的或電-微加工的致動(dòng)器的1/2波片，以啟動(dòng)所要求的1/2波片的旋轉(zhuǎn)。當(dāng)使用特殊的光纖102時(shí)，可以在校正階段預(yù)定要施加到1/2波片257的特殊的旋轉(zhuǎn)?？梢栽诠忾_關(guān)104的切換之間的時(shí)間間隔期間施加旋轉(zhuǎn)。
在又一個(gè)實(shí)施例中，通過1/4波片254提供光相位滯后，把該1/4波片放置在漏泄分束器232和偏振分束器239之間，最好1/4波片254的光軸相對(duì)于漏泄分束器239的光軸對(duì)準(zhǔn)在45°(在圖2a和2c中示出)。在這種型式下，提供偏振分束器239以及與其相關(guān)聯(lián)的光電檢測(cè)器作為動(dòng)態(tài)旋轉(zhuǎn)子組件。動(dòng)態(tài)旋轉(zhuǎn)子組件可以包括耦合到機(jī)電的或電-微加工的致動(dòng)器的偏振分束器和光電檢測(cè)器模塊，以啟動(dòng)所要求的子組件的旋轉(zhuǎn)。當(dāng)使用特殊的光纖102時(shí)，可以在校正階段期間預(yù)定要施加的特殊的旋轉(zhuǎn)，并可以在光開關(guān)104的切換之間的時(shí)間間隔期間施加旋轉(zhuǎn)。
在上述實(shí)施例中，雖然補(bǔ)償?shù)氖窃诘碗p折射光纖中靜態(tài)面內(nèi)彎曲引起的應(yīng)力，但可以忽略動(dòng)態(tài)面內(nèi)彎曲引起的應(yīng)力，因?yàn)橐话愣运中?，雖然原則上也能以足夠快的補(bǔ)償對(duì)它補(bǔ)償。
在上述圖1a的實(shí)施例中，確定光纖組102的每條光纖的路線圍繞光學(xué)模塊103到各自的浮動(dòng)光頭106。確定光纖102的路線到分開的光頭106造成每條光纖以略為不同的通路行進(jìn)，因此，相對(duì)于輸出點(diǎn)A經(jīng)受不同的面外彎曲。面外彎曲造成每條lo-bi光纖102包含彎曲引起的軸，它們彼此之間的取向和/或?qū)τ诼┬狗质?32的取向略為不同。通過使用光偏振旋轉(zhuǎn)器256可以使每條光纖102的面外彎曲引起的軸之間的變化相容，可以動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)該光偏振旋轉(zhuǎn)器256以旋轉(zhuǎn)輸出激光束291的線偏振，例如，以相對(duì)于第二可變液晶滯后器(示于圖2e)的軸45度耦合的一種傳統(tǒng)類型的1/4波片滯后器。通過電氣地控制可變液晶的滯后可以得到偏振旋轉(zhuǎn)?？梢杂每屏_拉多州Frederick的Meadowlark Optics的LPR100 660作為如上所述的可變光偏振旋轉(zhuǎn)器。也可以通過1/2波片的機(jī)-電旋轉(zhuǎn)來啟動(dòng)光偏振旋轉(zhuǎn)器256。在校正步驟期間可以確定對(duì)準(zhǔn)每條光纖102所引起的的軸所需要的偏振旋轉(zhuǎn)量，致使在操作中，當(dāng)發(fā)生在光纖102之間切換時(shí)，把相應(yīng)于正在使用的特殊的光纖102的控制電壓以前饋的形式施加到光偏振旋轉(zhuǎn)器256以提供所需要的偏振旋轉(zhuǎn)。
沒有上述光纖102的面內(nèi)彎曲時(shí)，諸如在使光纖102行進(jìn)的光路保持最小的彎曲的一個(gè)實(shí)施例中，光相位滯后不是必需的。沒有上述光纖102的面外彎曲時(shí)，諸如在只把單根lo-bi光纖102仔細(xì)地置于平面安裝夾具中并且將信息傳遞到單個(gè)磁光盤107的一個(gè)實(shí)施例中，光偏振旋轉(zhuǎn)不是必需的。在出現(xiàn)面內(nèi)和面外兩種彎曲另一個(gè)實(shí)施例中，可能需要光相位滯后和光偏振旋轉(zhuǎn)兩者。因此應(yīng)該明白，本發(fā)明應(yīng)不限于上述實(shí)施例而只限于下面的權(quán)利要求書的范圍。
光纖端面反射在圖2f描述的另一個(gè)實(shí)施例中，已經(jīng)確定，來自光纖組102近端(入射端)的寄生反射會(huì)降低SNR，因而反射光束292可能與來自近端615的反射光束291一起傳播，從而導(dǎo)致在反射光束293中包括E(t)+E(t+τ)。在這種情況下，激光源231例如可以是Fabry-Perot(FP)型的，用占空比為50％或更小的脈沖使該激光光源接通和斷開，而且其調(diào)制頻率范圍從大約200 MHz至大約1.0GHz。此外，本發(fā)明確定，以越來越高的頻率(例如，高至激光器的弛豫振蕩頻率)對(duì)FP激光器施加脈沖，將使得光學(xué)系統(tǒng)內(nèi)的模式分配噪聲逐漸減小，因?yàn)樵谳^高的頻率下，激光器模式分配動(dòng)力學(xué)發(fā)生了改變。對(duì)激光器231(FP類型的)施加脈沖允許光束293的反射脈沖在時(shí)間上與承載信號(hào)的主光束292分開，從而減小兩個(gè)脈沖列之間的干涉并因此而有效地增加檢測(cè)到的克耳信號(hào)的SNR。于是在允許兩個(gè)光束時(shí)間上重疊和干涉的情形中，能增大模式分配噪聲和激光器相位噪聲。
在一個(gè)實(shí)施例中，光纖102的折射率為1.5，對(duì)于約為350MHz的調(diào)制頻率，選擇每條光纖102的長度約為71.35 mm。調(diào)制頻率(F)和光纖102的長度(L)之間的關(guān)系在等式中體現(xiàn)出來F=c(2i+l)/4Ln，這里i=0，1，2，...，c=光速，n=光纖的折射率。選擇光纖組102的長度以保證脈沖列的適當(dāng)?shù)臅r(shí)間分隔?？梢岳斫猓谄渌鼘?shí)施例中可以根據(jù)其它的折射率和其它的脈沖頻率來選擇光纖102的長度，因此，本發(fā)明僅受權(quán)利要求書的范圍的限制。雖然本發(fā)明描述低雙折射光纖的使用，但是可以理解，在使用高雙折射光纖(例如，偏振保持光纖)的實(shí)施例中，也可以用如上所述的對(duì)激光器施加脈沖和選擇合適的光纖長度來增加SNR。
圖4a-g示出按照本發(fā)明的實(shí)施例的磁光頭的各種視圖。可以參考單個(gè)代表性的浮動(dòng)磁光頭106來說明浮動(dòng)磁光頭組。在圖4b中示出單個(gè)代表性的浮動(dòng)磁光頭106，要把它放置在旋轉(zhuǎn)的磁光盤組107中之一的相應(yīng)的表面記錄層349的上面。在較佳實(shí)施例中，浮動(dòng)磁光頭106包括主體444、空氣支承表面447、可操縱的微加工的鏡子組件400、物鏡光學(xué)元件(objective optics)446和磁性線圈460。在一個(gè)實(shí)施例中，磁性線圈460是放置在空氣支承表面447附近的微型多匝線圈，以致產(chǎn)生這樣的磁場(chǎng)每種極性約300奧斯特，可以在約4ns的時(shí)間中反向，以及近似垂直于旋轉(zhuǎn)的磁光盤107的平面。在共同轉(zhuǎn)讓的美國專利申請(qǐng)08/844，207中描述了合適的可操縱的微加工的鏡子組件的例子，通過參照在此引用該申請(qǐng)的整體。最好在在通過浮動(dòng)磁光頭106到旋轉(zhuǎn)磁光盤107的途中輸出和反射激光束291和292不受到磁性線圈的干擾，反之亦然。如包括浮動(dòng)磁光頭106、主體444的上述元件的機(jī)械尺寸和/或光學(xué)特性所確定的，包括約889μm的高度和相應(yīng)于2032μm×1600μm的平面覆蓋區(qū)(footprint area)。最好把低雙折射光纖102耦合到浮動(dòng)磁光頭106并通過v形槽43或其它合適定出寸的通道使之保持沿主體444的軸。把光纖102放置在v形槽443內(nèi)，最好把輸出激光束291作為最佳聚焦的所考慮的點(diǎn)340而引導(dǎo)到磁光盤107。接著通過使用紫外固化環(huán)氧樹脂或相似的粘結(jié)劑可以把光纖102固定到位。使用在v形槽內(nèi)的光纖102允許相對(duì)于鏡子組件400準(zhǔn)確地對(duì)準(zhǔn)和傳遞輸出激光束291?？刹倏v的微加工鏡子組件400和物鏡光學(xué)元件446最好是小型化和小質(zhì)量的，以致可以安裝在近似確定主體444矩形外形尺寸的物理容積內(nèi)，而且還足夠大以對(duì)準(zhǔn)輸出和反射激光束291和292的完整的橫截面，以致功率損失最小，且在輸出和反射激光束291和292中不引入明顯的畸變和色散。通過使用本發(fā)明的低雙折射光纖102，磁光頭160的外形、重量和設(shè)計(jì)都進(jìn)一步地得到簡化在浮動(dòng)磁光頭106上不需要使用1/4波片作為附加的光學(xué)元件，而當(dāng)使用偏振保持光纖時(shí)就需要這種附加的光學(xué)元件。
最好在代表性的光路中對(duì)準(zhǔn)可操縱的微加工鏡子組件400，以致使輸出激光束291通過物鏡446導(dǎo)向磁光盤107，以致把反射激光束292從磁光盤107引導(dǎo)返回到激光器-光學(xué)組件101。在一個(gè)實(shí)施例中，物鏡446可以是具有大約0.6-0.85數(shù)值孔徑(NA)的微透鏡(mierolens)。由于在空氣支承表面上的浮動(dòng)高度保持為相當(dāng)恒定的值，故不再需要聚焦伺服。
當(dāng)在磁光存儲(chǔ)和檢索系統(tǒng)100中使用時(shí)，通過使可操縱的微加工的鏡子組件400的反射中央鏡子部分420(在圖4a中以虛線示出以示被遮住)繞受一組鉸鏈410約束的一根旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)而進(jìn)行對(duì)附近磁道的精細(xì)跟蹤和短搜索，致使在傳輸?shù)轿镧R446之前改變輸出激光束291的傳播角。通過把差分電壓施加到驅(qū)動(dòng)電極而使反射中央鏡子部分420繞由鉸鏈410形成的軸旋轉(zhuǎn)。差分電壓產(chǎn)生一個(gè)靜電力，該力使經(jīng)聚焦的所考慮的點(diǎn)340在磁光媒體107上沿徑向方向450移動(dòng)。在一個(gè)實(shí)施例中，中央鏡子部分420約旋轉(zhuǎn)+/-2度，這約相當(dāng)于在磁光盤107的表面上的+/-4個(gè)磁道。雖然在示例實(shí)施例中揭示了+/-4個(gè)磁道的移動(dòng)，根據(jù)上述可操縱的微加工的鏡子400所要求的性能特征，可以理解大于或小于+/-4個(gè)磁道的移動(dòng)范圍也是可能的。結(jié)果，可以把經(jīng)聚焦的所考慮的點(diǎn)340越過磁光盤107移動(dòng)和把反射激光束292的檢測(cè)用于存儲(chǔ)和檢索信息、磁道跟蹤和從一個(gè)數(shù)據(jù)磁道到另一個(gè)數(shù)據(jù)磁道的搜索。通過調(diào)節(jié)電流以旋轉(zhuǎn)致動(dòng)器磁鐵和線圈組件120(圖1a)可以保持粗跟蹤。按常規(guī)公知，使用結(jié)合粗和細(xì)跟蹤的伺服技術(shù)可以得到用于跟蹤磁光盤107的特殊的磁道的磁道跟蹤信號(hào)。例如，可以使用取樣扇區(qū)伺服格式來確定磁道。伺服格式可以包括壓印入磁光盤107上的壓印凹坑或相似于數(shù)據(jù)標(biāo)志而讀出的磁疇取向。如果使用壓印凹坑，則可以使用一個(gè)加法器輸出電路來補(bǔ)充差分放大器237(圖2)。傳統(tǒng)的多磁盤Winchester磁盤驅(qū)動(dòng)器使用一組各自的懸掛件和致動(dòng)器臂使之作為一個(gè)整體單元而協(xié)同地(in tandem)移動(dòng)。因?yàn)檫@種整體單元的每個(gè)浮動(dòng)頭相對(duì)于另外的浮動(dòng)頭是固定的，因此，在特殊磁盤表面的磁道跟蹤期間不可能同時(shí)跟蹤另外的磁盤表面的磁道。對(duì)比之下，不論致動(dòng)器臂組105和懸掛件組130的移動(dòng)與否，都可以使用一組可操縱的微加工鏡子組件400來獨(dú)立地操作，因此允許磁道跟蹤和搜索，以致在任何給定的時(shí)刻可以使用一個(gè)以上的磁光盤表面來讀出和/或?qū)懭胄畔?。使用一組同時(shí)操作的可操縱的微加工的組件400的獨(dú)立的磁道跟蹤和搜索最好要求一組分開的各自的讀出通道和精細(xì)跟蹤電子線路和鏡子驅(qū)動(dòng)電子線路。因?yàn)樯鲜鰧?shí)施例最好要求使用分開的激光器-光學(xué)組件101，所以不需要用于在每個(gè)分開的光路之間切換的光開關(guān)104。
圖5a示出作為磁光盤驅(qū)動(dòng)器的一部分的磁光數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和檢索系統(tǒng)。在一個(gè)實(shí)施例中，磁光系統(tǒng)100包括小型高速和高容量磁光盤驅(qū)動(dòng)器500，所述磁光盤驅(qū)動(dòng)器包括工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)5.25英寸半高度形狀系數(shù)(form factor)(1.625英寸)，至少6個(gè)雙面磁光盤107和至少12個(gè)浮動(dòng)磁光頭106。如上所述，可以制造浮動(dòng)磁光頭106使之包括光纖102作為極小質(zhì)量、小外形、高數(shù)值孔徑光學(xué)系統(tǒng)的一個(gè)部分，以致能在磁光盤驅(qū)動(dòng)器500的很接近的間隔中使用多個(gè)磁光盤107，因此，與按照傳統(tǒng)方法的相等體積相比，它允許包括較大的面積的和體積的容量和存儲(chǔ)容量。在一個(gè)實(shí)施例中，每個(gè)磁光盤107之間的間隔小于或等于0.182英寸。按照本發(fā)明可以確定，可以通過低雙折射光纖102來傳送偏振狀態(tài)，這比通過偏振保持光纖傳送時(shí)的噪聲要小。
在圖5b中示出的另一個(gè)實(shí)施例中，半高度形狀系數(shù)磁光盤驅(qū)動(dòng)器500可以包括可拆卸的磁光盤盒部分510和兩個(gè)固定的內(nèi)部磁光盤107。通過提供可拆卸的磁光盤盒部分510，固定的內(nèi)部的和可拆卸的組合允許有效地把外部信息傳送到磁光盤驅(qū)動(dòng)器500，以接著傳送到內(nèi)部磁光盤107。接著可以把復(fù)制的信息記錄回在可拆卸的磁光盤盒部分510上，用于分配到其它的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。此外，可拆卸的磁光盤盒部分510允許極方便和高速地進(jìn)行內(nèi)部磁光旋轉(zhuǎn)盤107的備份。固定的內(nèi)部的和可拆卸的組合還允許在可拆卸的磁光盤盒部分510上存儲(chǔ)數(shù)據(jù)文件而在內(nèi)部磁光旋轉(zhuǎn)盤107上存儲(chǔ)系統(tǒng)文件和軟件應(yīng)用程序。在另一個(gè)實(shí)施例中(未示出)，磁光盤驅(qū)動(dòng)器500可以包括任何個(gè)數(shù)(包括零)的內(nèi)部磁光盤107和/或在任何個(gè)數(shù)的可拆卸的磁光盤盒部分中的任何個(gè)數(shù)的磁光盤107。
按照本發(fā)明，不需使用旋轉(zhuǎn)致動(dòng)器臂。例如，可以使用直線致動(dòng)器臂?？梢允褂帽景l(fā)明揭示的小外形光路來把信息傳送到存儲(chǔ)位置和從存儲(chǔ)位置送出，而不需要分立的物鏡光學(xué)元件(例如，使用錐形光纖或在一端形成透鏡的光纖)。
如上面類似地說明的，當(dāng)來自光學(xué)系統(tǒng)中的共軛點(diǎn)的寄生反射與反射激光束292(圖3)干涉時(shí)，能夠增大不想要的激光器噪聲。共軛點(diǎn)包括光纖102的前端面(入射端615)和后端面(頭端900)。特別，當(dāng)來自共軛點(diǎn)的寄生反射與承載信號(hào)反射激光束292一起傳播進(jìn)入差分檢測(cè)器240(圖2a)以及當(dāng)寄生反射與反射激光束292假設(shè)有近似相同的空間分布時(shí)，就會(huì)出現(xiàn)不想要的激光器噪聲。于是，寄生反射一般產(chǎn)生一個(gè)反射波前，它與來自磁光盤107的記錄層349的反射激光束292在空間上十分接近地重疊。
用于減小光纖入射端615反射的影響的RF調(diào)制如上面所說明的，可以調(diào)制激光源231以通過把寄生反射E(t)(來自光纖入射端615)與承載信號(hào)的反射292(來自磁光盤107)在時(shí)間上分開的辦法來減小光學(xué)系統(tǒng)中的噪聲。因此，減小了兩個(gè)反射光束之間的干涉，由此提高了由差分檢測(cè)器240(圖2a)檢測(cè)的克耳信號(hào)的SNR。如也在上面所說明的，激光源231例如可包括FP激光器或穩(wěn)定的單頻激光器(諸如DFB激光器)。
按照本發(fā)明，為了減小光纖102的入射端615的寄生反射的影響，現(xiàn)在討論附加的技術(shù)。這些附加的技術(shù)包括折射率匹配、蓋片技術(shù)、以及斜拋光(angle polishing)。通過使用激光源231(例如，它可以是FP激光器或諸如DFB激光器的穩(wěn)定的單頻激光器)，可以執(zhí)行這些附加的技術(shù)。
用于減小光纖入射端615反射的影響的折射率匹配也可以使用折射率匹配技術(shù)來減小來自光纖102的入射端615的寄生反射的影響。在一個(gè)實(shí)施例中，把光纖102(或光纖束)耦合至GRIN透鏡610，以形成準(zhǔn)直器(容器)600，如圖6所示。把一種折射率匹配材料605填充在GRIN透鏡610和光纖102之間的空隙內(nèi)。毛細(xì)管602支承準(zhǔn)直器600中的光纖102。使用GRIN透鏡610以將入射激光束經(jīng)光纖102的入射端615聚焦進(jìn)入光纖纖心，并且可以具有例如大約0.23的斜度(pitch)。折射率匹配材料605的折射率等于或接近等于光纖102的纖心的折射率，由此消除或顯著地減小從入射端615表面以及從內(nèi)部GRIN透鏡表面609(在GRIN透鏡的折射率大體上接近光纖102的折射率的條件下)的Fresnel反射。折射率匹配材料605例如可以包括光學(xué)環(huán)氧樹脂、凝膠、或流體。在光纖102的纖心的折射率與折射率匹配材料605的折射率不匹配的條件下，在光纖102纖心和折射率匹配材料之間可以容許Δn=+0.05的折射率差值，由此導(dǎo)致大約0.03％的分界面反射率最大值。折射率匹配材料605最好具有高的光學(xué)品質(zhì)，以避免象差或散射。此外，GRIN透鏡610的空氣一入射面608最好用減反射(AR)涂層覆蓋，以進(jìn)一步減小反射。AR涂層例如是用于減小反射的任何合適的薄膜電介質(zhì)堆層。
注意，即使空氣-入射表面608用減反射涂層覆蓋，在該入射表面處仍然出現(xiàn)來自出射激光束291的某個(gè)大小的反射。如果出射的激光束291以理想的正入射射至空氣-入射表面608，則在表面608處的出射光束的反射能夠與承載信號(hào)的反射光束292重疊。然而，出射激光束291將以理想的正入射射至表面608的概率很小。一般，在上面揭示的各個(gè)實(shí)施例中，出射的激光束291將由于下述的結(jié)果而以某個(gè)入射角射至表面608。為了朝著圖6的光學(xué)系統(tǒng)的光纖束中的每根光纖102的相關(guān)聯(lián)的射入端615合適地聚焦或引導(dǎo)激光束291，激光束291將以不同入射角射至空氣-入射表面608，該入射角取決于接收激光束291的特定的入射端615的坐標(biāo)。
如圖6所示，折射率匹配材料605使得寄生反射不出現(xiàn)在光纖入射端615處。而寄生反射E(t)將出現(xiàn)在折射率匹配材料和GRIN透鏡610的之間的分界面處的非共軛表面609處(即，在此表面處出現(xiàn)折射率差值)。結(jié)果，寄生反射E(t)不與承載信號(hào)的光束291在空間上重疊，因而也不與從磁光盤107反射的承載信號(hào)的反射光束在空間上重疊(圖3)。因?yàn)榧纳瓷銭(t)在空間上與承載信號(hào)的反射光束292分開，因此差分檢測(cè)器240(圖2a)將能夠檢測(cè)承載信號(hào)的反射光束292而不與寄生反射E(t)產(chǎn)生干涉。
相反，如果不把折射率匹配材料耦合至入射端615，則在光纖入射端615和鄰近的空氣空間之間的分界面內(nèi)會(huì)出現(xiàn)折射率差值。作為這個(gè)折射率差值的結(jié)果，在光纖入射端615處產(chǎn)生的寄生反射E(t)將與承載信號(hào)的反射光束292在空間上重疊。于是把這個(gè)不想要的寄生反射E(t)連同承載信號(hào)的反射光束一起送入了差分檢測(cè)器(圖2a)。
用于減小光纖入射端615的反射的蓋片技術(shù)圖7示出按照本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例的用于減少在光纖102的入射端615處的寄生反射的影響的另一種折射率匹配方法。準(zhǔn)直器750包括GRIN透鏡715和蓋片700，該蓋片耦合至光纖102和/或至支承光纖的毛細(xì)管755。蓋片700包括背面765，一般把該背面與光纖102(以及與毛細(xì)管755)例如用一種光學(xué)粘合劑粘合，該光學(xué)粘合劑的折射率與蓋片的折射率相等。蓋片700可以用諸如玻璃或其他合適的材料制成。
圖7還示出，蓋片700使得寄生反射E(t)不出現(xiàn)在光纖入射端615。而寄生反射E(t)將出現(xiàn)在蓋片700的表面760處(非共軛點(diǎn))。結(jié)果，寄生反射E(t)不與從磁光盤107反射的承載信號(hào)的反射光束在空間上重疊(圖3)。因?yàn)榧纳瓷銭(t)在空間上與承載信號(hào)的反射光束292分開，因此差分檢測(cè)器240(圖2a)將能夠檢測(cè)承載信號(hào)的反射光束292而不與寄生反射E(t)相干涉。
在另一個(gè)實(shí)施例中，蓋片700的前表面760也可以采用AR涂覆，以減小在表面760處的Fresnel反射。例如，從AR涂覆的前表面760的反射率在大約0.25％的數(shù)量級(jí)。
作為另一種替換，GRIN透鏡715也可以采用AR涂覆，以進(jìn)一步減小圖7中的光學(xué)系統(tǒng)中的反射。因?yàn)樯w片700(以及相應(yīng)的安裝粘合劑)的折射率選擇得大體上與光纖102的纖心的折射率匹配，出現(xiàn)在光學(xué)系統(tǒng)中的唯一的壓射來自蓋片700的AR突覆的前表面760。因?yàn)榍氨砻?60不包含圖7的光學(xué)系統(tǒng)中的共軛點(diǎn)，因此，如上所述，來自前表面760的寄生反射E(t)不與承載信號(hào)的光束292相干涉。
用于減小光纖入射端615的反射的影響的斜拋光安裝本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例，可以使用斜拋光方法來減小來自光纖102的入射端615的寄生反射E(t)的影響。如果激光源231例如用FP激光器或DFE激光器來實(shí)施，則可以使用斜拋光方法。如圖8所示，對(duì)GRIN透鏡800在表面805處作斜拋光，從而以相對(duì)于光傳播軸807成銳角值809的方式設(shè)置GRIN透鏡805?？梢栽谙鄬?duì)于光傳播軸807成大約7度至大約15度的角度范圍內(nèi)設(shè)置GRIN透鏡表面805。在一個(gè)實(shí)施例中，對(duì)光纖入射端615也進(jìn)行斜拋光，從而以相對(duì)于光傳播軸807成銳角值811的方式設(shè)置光纖入射端615。為了使GRIN透鏡800和光纖102之間的光耦合達(dá)到最大，相對(duì)于光傳播軸807，GRIN透鏡表面805和光纖入射端615的角度值大體上相等。
通過改變GRIN透鏡表面805和/或光纖入射端615的構(gòu)造，如圖8所示，顯著地減小了寄生反射E(t)和承載信號(hào)的反射光束292(來自磁光盤107)的干涉，因?yàn)檫@兩個(gè)反射在空間上是分開的。
在通過偏振分束器239之后，光束分量292′(來自反射光束292)也與噪聲分量E′(t)(來自寄生反射E(t))在空間上分開。然后光束分量292′由磁光(MO)檢測(cè)器透鏡815和光電二極管236之一接收(也參見圖2a)，再經(jīng)差分檢測(cè)器240處理(圖2a)。類似地，在通過偏振分束器239之后，光束分量292＂(來自反射光束292)與噪聲分量E＂(t)(來自寄生反射E(t))在空間上分開。然后光束分量292＂由MO檢測(cè)器透鏡820和光電二極管236之一接收(也參見圖2a)，再經(jīng)差分檢測(cè)器240處理(圖2a)。
藉助于使用一個(gè)包括一個(gè)小孔的不透明的擋光元件(未示出)可以防止噪聲分量E′(t)進(jìn)入差分檢測(cè)器240。這樣，承載信號(hào)的反射光束分量292′將傳播通過小孔并且進(jìn)入差分檢測(cè)器240(圖2a)，而不透明的擋光元件將阻擋噪聲分量E′(t)。類似地，可以使用另一個(gè)不透明的擋光元件來阻擋噪聲分量E＂(t)，同時(shí)允許承載信號(hào)的光束分量292＂傳播進(jìn)入差分檢測(cè)器240。
換一種做法，在光學(xué)系統(tǒng)中使用不透明的擋光元件。如果在反射E(t)和承載信號(hào)的反射光束292之間有小的角度傾斜，則兩個(gè)波將組合而在光電檢測(cè)器平面處產(chǎn)生一個(gè)空間干涉圖案。干涉圖案的周期由Bragg關(guān)系式給出Δg=λ/(2sinθ)，這里θ是在反射E(t)和光束292之間的半角。在圖8的實(shí)施例中，把在差分檢測(cè)系統(tǒng)240中的偏振分束器239置于MO檢測(cè)器透鏡815和820之前，因而落在MO檢測(cè)器(光電二極管)236任何一個(gè)上的兩個(gè)光束(圖2a)將具有相同的偏振，這將導(dǎo)致強(qiáng)度干涉效應(yīng)。例如，在圖8中，在MO檢測(cè)器236處的半角大約為10度，它相應(yīng)于大約1.9微米的光柵周期。對(duì)于大約300-400微米的MO檢測(cè)器尺寸，一般將由每個(gè)MO檢測(cè)器236檢測(cè)平均強(qiáng)度，因而將使激光器噪聲影響減至最小。
通過例如使用各種斜拋光器(它們可以從加利福尼亞軸Santa Ana的UltraTee購得)來實(shí)施GRIN透鏡和/或光纖入射端615的斜拋光。也可以使用其他合適的拋光器來改變GRIN透鏡表面805和/或光纖入射端615。
換一種做法，可以對(duì)光纖入射端615作斜切割，從而以相對(duì)于光傳播軸807成銳角的方式設(shè)置它。用于切割光纖入射端615的一種合適的設(shè)備是由聯(lián)合王國的York Corperation制造的FK12型斜切割器，該設(shè)備可從加利福尼亞州Irvine的Newport Corporation購得。
光纖頭端反射(噪聲)現(xiàn)在參見圖9a，以討論出現(xiàn)在光纖102的光纖頭端900處的寄生反射EH(t)。作為下述反射的結(jié)果而產(chǎn)生寄生反射EH(t)(1)在頭端從光纖表面900出射光束291的反射，或(2)在頭端從某些其他的光學(xué)元件表面的反射。寄生反射EH(t)朝著光開關(guān)104傳播回來，并且可以與承載信號(hào)的返回光束292相互作用，以在檢測(cè)通道中產(chǎn)生過剩噪聲。噪聲的性質(zhì)取決于所調(diào)用激光源的類型。如果使用FP二極管激光器，則模式分配噪聲(MPN)是主要的噪聲來源。由于寄生反射EH(t)在與檢測(cè)模塊中的承載信號(hào)的返回光292組合之前行進(jìn)了不同的光路長度，因此產(chǎn)生了MPN。如果使用DFB激光器，則不再與MPN有關(guān)，但通過寄生反射與承載信號(hào)的光的混頻，媒體噪聲可被放大。此外，當(dāng)使用DFB激光源時(shí)，小的光路差可以導(dǎo)致過剩的激光器相位噪聲。因此，重要的是實(shí)施一種技術(shù)，以消除(或顯著減小)這種不想要的寄生反射。
現(xiàn)在討論用于在光纖102的頭端900處消除寄生反射EH(t)的影響的各種技術(shù)。這些技術(shù)包括斜切割或斜拋光、折射率匹配、和無纖心(或多模)光纖連接。當(dāng)使用各種類型的激光源(諸如FP激光器或DFB激光器)時(shí)，可以應(yīng)用這些技術(shù)以通過光纖102傳輸光。
用于減小光纖頭端900反射的影響的斜切割按照本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例，通過對(duì)光纖頭端900作斜切割來消除來自光纖102的頭端900的寄生反射EH(t)的影響。對(duì)光纖頭端作的相對(duì)于光傳播軸910(圖9c)的斜切割的角度大小決定了朝著光纖入射端615耦合回去的寄生反射的大小。在圖9b中，曲線圖902示出來自光纖頭端900的相對(duì)反射量與光纖頭端相對(duì)于光傳播軸910的切角的關(guān)系。如果例如光纖相對(duì)于光傳播軸910不被斜切割，則大約100％的寄生Fresnel反射EH(t)朝著光纖102的入射端615反射回去。作為另一個(gè)例子，如果光纖頭端900相對(duì)于光傳播軸910以大約2度作斜切割(圖9c)，則大約55％的寄生反射EH(t)反射回光纖102的入射端。如果光纖頭端900相對(duì)于光傳播軸910以大約4度作斜切割(圖9c)，則大約小于10％的寄生反射EH(t)朝著光纖102的入射端615反射回去。最好對(duì)光纖頭端900相對(duì)于光傳播軸910在大約6度至大約15度的范圍內(nèi)作斜切割，從而朝著光纖102的入射端615傳播回去的寄生反射EH(t)基本上消失。也可以對(duì)光纖頭端900施加減反射(AR)涂覆層，其目的是進(jìn)一步減小在光纖頭端900處的Fresnel反射。
圖9c示出具有頭端900的光纖102，以相對(duì)于光傳播軸910大約8度的角度對(duì)該頭端作斜切割。斜切割值903使得出射光束的中心光線相對(duì)于光傳播軸910以一個(gè)銳角值905(例如，4.0度)從頭端900出射。然后出射光束作為反射光束291′從可操縱的微加工的鏡子組件400反射，該反射光束傳播通過物鏡446，并且被引至磁光盤107的表面記錄層349處。為了把反射光束291′沿基本上垂直的方向引向表面記錄層349，如圖9c所示，可操縱的微加工鏡子組件400相對(duì)于光傳播軸910以合適的角度915(例如，大約43.0度)取向。在一個(gè)實(shí)施例中，角度915的測(cè)量值是一個(gè)不是45度的銳角值。把反射光束291′垂直地引向記錄層349，從而光在光纖102和磁光盤107之間有效地耦合。此外，為了得到光纖耦合最大值，可以沿X、Y、和/或Z方向調(diào)節(jié)光纖102的位置。
注意，在圖9c中，頭端900斜切割的面朝下。在示于圖9d的另一個(gè)實(shí)施例中，光纖102具有頭端900′斜切割的面朝上。結(jié)果，以合適的值設(shè)置可操縱的微加工鏡組件400的角度915，從而把反射光束291′垂直地引向磁光盤107的記錄表面349。
換一種做法，通過斜拋光，可以相對(duì)于光傳播軸910改變光纖頭端900(圖9c)和/或光纖頭端900′(圖9d)，斜拋光的方式與上面參照?qǐng)D8所述的相似。
相反，如果不對(duì)光纖102的頭端900作斜切割(或斜拋光)，則出射光束291的中心光線以大體上平行于光傳播軸910的方式從頭端900出射，如圖9e所示。為了把反射光束291′以大體上垂直的取向引向表面記錄層349，相對(duì)于光傳播軸910的角度值915一般約為45度。如果(1)使用DFB激光器，以及(2)媒體噪聲和激光器相位噪聲可以忽略，則示于圖9e的光學(xué)系統(tǒng)是特別有用的。
用于減小光線頭端900反射的折射率匹配按照本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例，通過折射率匹配方法消除來自光線102的頭端900的寄生反射EH(t)的影響。如圖10a所示，把光纖102的一部分例如通過粘結(jié)劑1005固定在滑塊1000內(nèi)。把玻璃片1010以大體上垂直于光纖102的取向放在滑塊體1000中。光纖頭端900和玻璃片1010之間的空隙用環(huán)氧樹脂、流體、或凝膠1015或其他合適的材料來填充，這些材料的折射率與光纖纖心的折射率大體上相等。在光纖102的纖心的折射率與折射率匹配材料1015的折射率不匹配的條件下，在光纖102纖心和折射率匹配材料1015之間可以容許的Δn=±0.05的折射率差值，由此導(dǎo)致大約0.03％的分界面反射率最大值。
如圖10b所示，折射率匹配流體1015使得寄生反射EH(t)不出現(xiàn)在光纖頭端900處。而寄生反射EH(t)將出現(xiàn)在玻璃片1010的表面1012(即，非共軛表面)處，而第二寄生反射E′H(t)將出現(xiàn)在非共軛表面1013處。結(jié)果，寄生反射EH(t)和E′H(t)不耦合返回光纖。因?yàn)閺墓鈱W(xué)系統(tǒng)中有效地去除了寄生反射EH(t)和E′H(t)，因此差分檢測(cè)器240(圖2a)將能夠檢測(cè)承載信號(hào)的反射光束292的分量而不會(huì)與寄生反射EH(t)和E′H(t)相干擾。
用于減少光纖頭端900反射EH(t)的光纖連接按照本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例，用參照?qǐng)D114和11b討論的另一種折射率匹配方法來消除來自光纖102的頭端900的寄生反射EH(t)。首先參見圖11a，在光纖102的頭端上連接無纖心光纖段1100。無纖心光纖段1100例如可以具有與單模光纖102相似的直徑(例如，80微米)，并且例如通過熔接耦合至光纖102。然后把無纖心光纖段1100沿直線1105切割，從而無纖心光纖段的1100的一部分1110與部分1115分開。于是，部分1115保持與光纖102連接。在另一個(gè)實(shí)施例中，可以使用大纖心多模光纖(未示出)，以取代無纖心光纖。連的光纖部分1115的長度最好加以選擇，從而在部分1115的面1120處輸出的出射光束291的半徑小于無纖心光纖102的直徑。部分1115例如可以具有大約100微米的長度。無纖心光纖部分1100(以及部分1115)的折射率與光纖102的纖心的折射率大體上匹配。在光纖102的纖心的折射率與光纖部分1115的折射率不匹配的條件下，在光纖102纖心和連接的光纖部分1115之間可以容許的Δn=±0.05的折射率差值，由此導(dǎo)致大約0.03％的分界面反射率最大值。結(jié)果，如下面所討論的，由于折射率匹配，顯著減小了來自共軛點(diǎn)(即，頭端900)的反射的影響。此外，出射光束291的光波空間分布在形狀(例如，圓度)方面不受破壞。此外，如果把AR涂覆層置于連接光纖表面1120上，則能夠把來自表面1120的Fresnel反射壓低到0.25％，這導(dǎo)致圖11a的一種更有效(即，低損耗)的光學(xué)系統(tǒng)。
如果，在連接過程期間，在(光纖102的)頭端900處的纖心尺寸由于對(duì)頭端900加熱而改變，則光纖102的等效模式場(chǎng)直徑將增大。結(jié)果，可以供給一個(gè)適當(dāng)?shù)奈镧R，來補(bǔ)償?shù)刃Ｊ綀?chǎng)直徑的增大。
如圖11b所示，熔接的光纖部分1115使得寄生反射EH(t)不在光纖端面(頭端900)處出現(xiàn)。而寄生反射EH(t)將在表面1120和鄰近的空氣空間之間的分界面處出現(xiàn)。結(jié)果，寄生反射EH(t)不能有效地耦合返回光纖102，因而被有效地消除。因?yàn)閷?shí)質(zhì)上從光學(xué)系統(tǒng)中消除了寄生反射EH(t)，因此差分檢測(cè)器240(圖2a)將能檢測(cè)反射激光束292的分量，而不與寄生反射EH(t)相干涉。
圖11c是曲線圖1150，它示出從光纖的頭端900的反射與熔接光纖部分1115的長度的關(guān)系。該圖示出，如果熔接光纖部分1115具有至少約100微米的長度，則能顯著地減小在光纖頭端900的寄生反射EH(t)和激光束292之間的干涉。
按照本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例，如果激光源231用DFB激光器來實(shí)現(xiàn)，并且如果在上面揭示的光學(xué)系統(tǒng)中媒體噪聲和激光器相位噪聲兩者都足夠低，則不需要上述用于消除頭端反射的技術(shù)。
可以理解，可以在多種環(huán)境中找到本發(fā)明的使用，諸如其它類型的光驅(qū)、通信系統(tǒng)、等等。因此，雖然這里已經(jīng)參考特殊實(shí)施例描述了本發(fā)明，但是在上述揭示中可以作修改、各種變化和替代，并可以理解，在某些例子中，可以不偏離本發(fā)明的范圍而使用發(fā)明的某些特征但不相應(yīng)地使用其它的特征。
權(quán)利要求
1．一種用于在激光源和存儲(chǔ)位置之間傳播主光信號(hào)的系統(tǒng)，包括一個(gè)設(shè)置在激光源和存儲(chǔ)位置之間并且適于發(fā)送由激光源產(chǎn)生的主光信號(hào)的光學(xué)元件，該光學(xué)元件包括一個(gè)端面；其特征在于，構(gòu)造該系統(tǒng)來減小主光信號(hào)和寄生光信號(hào)之間的干涉，寄生光信號(hào)是由從光學(xué)元件的端面反射的主光信號(hào)的一部分產(chǎn)生的。
2．如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，由Fabry-Perot激光器提供主光信號(hào)。
3．如權(quán)利要求2所述的系統(tǒng)，其特征在于，以至少接近200兆赫的頻率調(diào)制Fabry-Perot激光器。
4．如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，由穩(wěn)定的單頻激光源提供主光信號(hào)。
5．如權(quán)利要求4所述的系統(tǒng)，其特征在于，穩(wěn)定的單頻激光源包括分布反饋激光源。
6．如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，光學(xué)元件包括低雙折射光纖。
7．如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，光學(xué)元件的端面設(shè)置得靠近激光源。
8．如權(quán)利要求7所述的系統(tǒng)，其特征在于，以特殊的頻率調(diào)制由激光源產(chǎn)生的主光信號(hào)，以減小主光信號(hào)和寄生光信號(hào)之間的干涉。
9．如權(quán)利要求8所述的系統(tǒng)，其特征在于，光學(xué)元件具有與特殊的頻率有關(guān)的長度。
10．如權(quán)利要求6所述的系統(tǒng)，其特征在于，以特定的頻率F=c(2i+1)/4Ln對(duì)由激光源產(chǎn)生的主光信號(hào)作脈沖調(diào)制，其中，c是真空中的光速，L是光學(xué)元件的長度，n是光學(xué)元件的折射率，以及i是整數(shù)，其值至少為零。
11．如權(quán)利要求7所述的系統(tǒng)，其特征在于，在端面和激光源之間設(shè)置材料，該材料具有的折射率大體上與光學(xué)元件的纖心的折射率匹配，以減小主光信號(hào)和寄生光信號(hào)之間的干涉。
12．如權(quán)利要求11所述的系統(tǒng)，其特征在于，材料包括環(huán)氧樹脂。
13．如權(quán)利要求11所述的系統(tǒng)，其特征在于，材料包括流體。
14．如權(quán)利要求7所述的系統(tǒng)，其特征在于，還包括一個(gè)設(shè)置在激光源和光學(xué)元件之間的容器，包含一種設(shè)置在光學(xué)元件的端面和激光源之間的材料，該材料具有的折射率大體上與光學(xué)元件的纖心的折射率匹配，以減小主光信號(hào)和寄生光信號(hào)之間的干涉。
15．如權(quán)利要求7所述的系統(tǒng)，其特征在于，在端面和激光源之間設(shè)置蓋片，蓋片具有的折射率大體上與光學(xué)元件的纖心的折射率匹配，以減小主光信號(hào)和寄生光信號(hào)之間的干涉。
16．如權(quán)利要求7所述的系統(tǒng)，其特征在于，還包括一個(gè)設(shè)置在光學(xué)元件和激光源之間的容器，包含一個(gè)設(shè)置在光學(xué)元件的端面和激光源之間的蓋片，該蓋片具有的折射率大體上與光學(xué)元件的纖心的折射率匹配，以減小主光信號(hào)和寄生光信號(hào)之間的干涉。
17．如權(quán)利要求7所述的系統(tǒng)，其特征在于，改變光學(xué)元件的端面的構(gòu)造，以減小主光信號(hào)和寄生光信號(hào)之間的干涉。
18．如權(quán)利要求7所述的系統(tǒng)，其特征在于，對(duì)端面作斜拋光，以減小主光信號(hào)和寄生光信號(hào)之間的干涉。
19．如權(quán)利要求7所述的系統(tǒng)，其特征在于，還包括一個(gè)設(shè)置在端面和激光源之間的透鏡，它包括一個(gè)受光面，其中，改變所述受光面的構(gòu)造，以提高光學(xué)元件的耦合效率。
20．如權(quán)利要求7所述的系統(tǒng)，其特征在于，對(duì)受光面作斜拋光，以提高光學(xué)元件的耦合效率。
21．如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，把光學(xué)元件的端面設(shè)置的靠近存儲(chǔ)位置。
22．如權(quán)利要求21所述的系統(tǒng)，其特征在于，改變光學(xué)元件端面的結(jié)構(gòu)以減小主光信號(hào)和寄生光信號(hào)之間的干涉。
23．如權(quán)利要求21所述的系統(tǒng)，其特征在于，斜切端面以減小主光信號(hào)和寄生光信號(hào)之間的干涉。
24．如權(quán)利要求23所述的系統(tǒng)，其特征在于，還包括一個(gè)鏡子組件，它設(shè)置在端面和存儲(chǔ)位置之間，其取向的角度相對(duì)于光傳播軸不是四十五度。
25．如權(quán)利要求21所述的系統(tǒng)，其特征在于，把一種材料設(shè)置在端面和存儲(chǔ)位置之間，該材料的折射率大體上與光學(xué)元件的纖心的折射率匹配，以減小主光信號(hào)和寄生光信號(hào)之間的干涉。
26．如權(quán)利要求21所述的系統(tǒng)，其特征在于，還包括一個(gè)容器，它設(shè)置在光學(xué)元件和存儲(chǔ)位置之間，包含一種耦合至光學(xué)元件的端面的材料，該材料的折射率大體上與光學(xué)元件的纖心的折射率匹配，以減小主光信號(hào)和寄生光信號(hào)之間的干涉。
27．如權(quán)利要求21所述的系統(tǒng)，其特征在于，把端面耦合至一個(gè)光纖部分，該光纖部分的折射率等于光學(xué)元件的纖心的折射率，以減小主光信號(hào)和寄生光信號(hào)之間的干涉。
28．如權(quán)利要求27所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述光纖部分無纖心。
29．如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，還包括一個(gè)光相位滯后器，它設(shè)置得靠近光學(xué)元件，并且適于補(bǔ)償在光學(xué)元件上引起的應(yīng)力。
30．如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，還包括一個(gè)光偏振旋轉(zhuǎn)器，它設(shè)置得靠近光學(xué)元件，并且適于補(bǔ)償在光學(xué)元件上引起的應(yīng)力。
31．一種低噪聲光學(xué)元件，用于在激光源和存儲(chǔ)位置之間傳播主光信號(hào)，包括具有至少一個(gè)端面的一條光纖；其特征在于，光纖構(gòu)造成用來傳送主光信號(hào)并且減少寄生光信號(hào)和主光信號(hào)之間的干涉。
32．如權(quán)利要求31所述的低噪聲光學(xué)元件，其特征在于，主光信號(hào)由Fabry-Perot激光器提供。
33．如權(quán)利要求32所述的低噪聲光學(xué)元件，其特征在于，用至少接近200兆赫的頻率對(duì)Fabry-Perot激光器進(jìn)行調(diào)制。
34．如權(quán)利要求31所述的低噪聲光學(xué)元件，其特征在于，由穩(wěn)定的單頻激光源提供主光信號(hào)。
35．如權(quán)利要求34所述的低噪聲光學(xué)元件，其特征在于，穩(wěn)定的單頻激光源包括分布反饋激光源。
36．如權(quán)利要求31所述的低噪聲光學(xué)元件，其特征在于，光纖包括低雙折射光纖。
37．如權(quán)利要求31所述的低噪聲光學(xué)元件，其特征在于，端面設(shè)置靠近激光源。
38．如權(quán)利要求37所述的低噪聲光學(xué)元件，其特征在于，用特定的頻率對(duì)來自激光源的主光信號(hào)進(jìn)行調(diào)制，以減小寄生光信號(hào)和主光信號(hào)之間的干涉。
39．如權(quán)利要求38所述的低噪聲光學(xué)元件，其特征在于，光纖具有與特定的頻率有關(guān)的長度。
40．如權(quán)利要求37所述的低噪聲光學(xué)元件，其特征在于，用特定的頻率F=c(2i+1)/4Ln使激光源脈沖式工作，這里c是真空中的光速，L是光學(xué)元件的長度，n是光學(xué)元件的折射率，而i是具有至少為零的值的整數(shù)。
41．如權(quán)利要求37所述的低噪聲光學(xué)元件，其特征在于，把端面耦合至一種材料，它的折射率大體上與光學(xué)元件的纖心的折射率匹配。
42．如權(quán)利要求41所述的低噪聲光學(xué)元件，其特征在于，材料包括環(huán)氧樹脂。
43．如權(quán)利要求41所述的低噪聲光學(xué)元件，其特征在于，材料包括流體。
44．如權(quán)利要求37所述的低噪聲光學(xué)元件，其特征在于，把光纖的端面耦合至蓋片，該蓋片的折射率大體上與光纖的纖心的折射率匹配。
45．如權(quán)利要求37所述的低噪聲光學(xué)元件，其特征在于，改變光纖的端面的構(gòu)造，以減小寄生光信號(hào)和主光信號(hào)之間的干涉。
46．如權(quán)利要求45所述的低噪聲光學(xué)元件，其特征在于，對(duì)端面進(jìn)行斜拋光。
47．如權(quán)利要求37所述的低噪聲光學(xué)元件，其特征在于，端面位于靠近具有一個(gè)光接收面的透鏡之處，在構(gòu)造上改變?cè)摻邮彰?，以提高光學(xué)元件的耦合效率。
48．如權(quán)利要求47所述的低噪聲光學(xué)元件，其特征在于，對(duì)光接收面進(jìn)行斜拋光。
49．如權(quán)利要求31所述的低噪聲光學(xué)元件，其特征在于，光學(xué)元件的端面靠近存儲(chǔ)位置。
50．如權(quán)利要求49所述的低噪聲光學(xué)元件，其特征在于，在構(gòu)造上改變光學(xué)元件的端面，以減小寄生光信號(hào)和主光信號(hào)之間的干涉。
51．如權(quán)利要求50所述的低噪聲光學(xué)元件，其特征在于，藉助于斜切來改變端面。
52．如權(quán)利要求50所述的低噪聲光學(xué)元件，其特征在于，把鏡子組件設(shè)置得靠近端面，并且其取向的角度相對(duì)于光傳播軸不是四十五度。
53．如權(quán)利要求49所述的低噪聲光學(xué)元件，其特征在于，把端面耦合至一種材料，該材料的折射率大體上與光纖的纖心的折射率匹配，以減小寄生光信號(hào)和主光信號(hào)之間的干涉。
54．如權(quán)利要求53所述的低噪聲光學(xué)元件，其特征在于，材料包括流體。
55．如權(quán)利要求49所述的低噪聲光學(xué)元件，其特征在于，把端面耦合至光纖部分，該光纖部分折的射率大體上與光纖纖心的折射率匹配，以減小寄生光信號(hào)和主光信號(hào)之間的干涉。
56．如權(quán)利要求55所述的低噪聲光學(xué)元件，其特征在于，光纖部分是無纖心的。
57．如權(quán)利要求31所述的低噪聲光學(xué)元件，其特征在于，光纖設(shè)置得靠近光相位滯后器，它適于補(bǔ)償在光纖上產(chǎn)生的應(yīng)力。
58．如權(quán)利要求31所述的低噪聲光學(xué)元件，其特征在于，光纖設(shè)置得靠近光偏振旋轉(zhuǎn)器，它適于補(bǔ)償在光纖上產(chǎn)生的應(yīng)力。
59．一種用于在光源和存儲(chǔ)媒體之間傳送主光信號(hào)的光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于，包括光纖，它適于在光源和存儲(chǔ)媒體之間傳送光，并且具有至少一個(gè)光纖端面；并且其中，光學(xué)系統(tǒng)構(gòu)造成用來減小在光纖端面出出現(xiàn)的反射的影響。
60．如權(quán)利要求59所述的光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于，由Fabry-Perot激光器提供光。
61．如權(quán)利要求60所述的光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于，以至少接近200兆赫的頻率調(diào)制Fabry-Perot激光器。
62．如權(quán)利要求53所述的光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于，由穩(wěn)定的單頻激光源提供光。
63．如權(quán)利要求62所述的光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于，穩(wěn)定的單頻激光源包括分布反饋式激光源。
64．如權(quán)利要求59所述的光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于，光纖包括低雙折射光纖。
65．如權(quán)利要求59所述的光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于，光纖端面設(shè)置得靠近光源。
66．如權(quán)利要求65所述的光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于，光源以特定的頻率脈沖式工作，以減小來自光纖端面的反射的影響。
67．如權(quán)利要求65所述的光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于，以特殊的頻率F=c(2i+1)/4Ln對(duì)光源進(jìn)行調(diào)制，其中，c是真空中的光速，L是光纖的長度，n是光纖的折射率，以及i是整數(shù)，其值至少為零。
68．如權(quán)利要求65所述的光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于，用特殊的材料對(duì)光纖端面作折射率匹配，以減小來自光纖端面的反射的影響。
69．如權(quán)利要求65所述的光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于，用蓋片對(duì)光纖端面作折射率匹配，以減小來自光纖端面的反射的影響。
70．如權(quán)利要求65所述的光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于，改變光纖端面，以減小來自光纖端面的反射的影響。
71．如權(quán)利要求59所述的光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于，光纖端面靠近存儲(chǔ)媒體。
72．如權(quán)利要求71所述的光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于，改變光纖端面，以減小來自光纖端面的反射的影響。
73．如權(quán)利要求71所述的光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于，用特殊的材料對(duì)光纖端面作折射率匹配，以減小來自光纖端面的反射的影響。
74．如權(quán)利要求71所述的光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于，把光纖端面耦合至多模光纖部分，以減小來自光纖端面的反射的影響。
75．一種在光驅(qū)中的激光源和存儲(chǔ)位置之間傳播主光信號(hào)的方法，其特征在于，包括跨過具有一個(gè)端面的光學(xué)元件傳送主光信號(hào)；以及減小來自端面的反射和主光信號(hào)之間的干涉。
76．如權(quán)利要求75所述的方法，其特征在于，激光源包括Fabry-Perot激光器。
77．如權(quán)利要求75所述的方法，其特征在于，激光源包括穩(wěn)定的單頻激光源。
78．如權(quán)利要求77所述的方法，其特征在于，穩(wěn)定的單頻激光源包括分布反饋式激光源。
79．如權(quán)利要求75所述的方法，其特征在于，光學(xué)元件包括包括低雙折射光纖。
80．如權(quán)利要求75所述的方法，其特征在于，端面設(shè)置得靠近激光源。
81．如權(quán)利要求80所述的方法，其特征在于，減少步驟包括根據(jù)光學(xué)元件的長度，以特殊的頻率對(duì)光進(jìn)行脈沖調(diào)制。
82．如權(quán)利要求81所述的方法，其特征在于，以至少接近200兆赫的頻率對(duì)光進(jìn)行脈沖調(diào)制。
83．如權(quán)利要求80所述的方法，其特征在于，減少步驟包括提供一種耦合至端面的材料，該材料的折射率與光學(xué)元件的纖心的折射率大體上匹配。
84．如權(quán)利要求80所述的方法，其特征在于，減少步驟包括提供帶有蓋片的端面，該蓋片的折射率與光學(xué)元件的纖心的折射率大體上匹配。
85．如權(quán)利要求80所述的方法，其特征在于，減少步驟包括改變光學(xué)元件的端面的構(gòu)造。
86．如權(quán)利要求85所述的方法，其特征在于，改變步驟包括對(duì)端面拋光，從而在端面的表面和光傳播軸之間形成特殊的角度值。
87．如權(quán)利要求85所述的方法，其特征在于，改變步驟包括切割端面，從而在端面的表面和光傳播軸之間形成特殊的角度值。
88．如權(quán)利要求85所述的方法，其特征在于，還包括提供位于光學(xué)元件的端面附近的透鏡，該透鏡具有經(jīng)改變的光接收面。
89．如權(quán)利要求75所述的方法，其特征在于，光學(xué)元件的端面靠近存儲(chǔ)位置。
90．如權(quán)利要求89所述的方法，其特征在于，減少步驟包括改變光學(xué)元件的端面。
91．如權(quán)利要求90所述的方法，其特征在于，改變步驟包括在光學(xué)元件的端面上進(jìn)行斜切割。
92．如權(quán)利要求89所述的方法，其特征在于，減少步驟包括把端面耦合至一種材料，該材料的折射率與光學(xué)元件的纖心的折射率大體上匹配。
93．如權(quán)利要求89所述的方法，其特征在于，減少步驟包括把端面耦合至一個(gè)光纖部分，該光纖部分的折射率與光學(xué)元件的纖心的折射率大體上匹配。
94．一種用于在光驅(qū)的激光源和存儲(chǔ)位置之間引導(dǎo)光的設(shè)備，其特征在于，包括用于在激光源和存儲(chǔ)位置之間傳送光的裝置，傳送光的裝置包括一個(gè)端面，傳送光的裝置還包括用于減少來自端面的反射的影響的裝置。
95．一種用于向數(shù)據(jù)存儲(chǔ)系統(tǒng)傳去激光束和從數(shù)據(jù)存儲(chǔ)系統(tǒng)傳來激光束的低噪聲光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于，低噪聲光學(xué)系統(tǒng)包括一條光路，能夠向數(shù)據(jù)存儲(chǔ)系統(tǒng)傳去激光束和從數(shù)據(jù)存儲(chǔ)系統(tǒng)傳來激光束，光路至少具有一個(gè)端，其中，低噪聲光學(xué)系統(tǒng)構(gòu)造成用來移動(dòng)激光束的反射，以減小反射和激光束之間的干涉。
96．如權(quán)利要求95所述的低噪聲光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于，根據(jù)時(shí)間來移動(dòng)反射，以減小反射和激光束之間的干涉。
97．如權(quán)利要求95所述的低噪聲光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于，在位置方面移動(dòng)反射，以減小反射和激光束之間的干涉。
98．一種向數(shù)據(jù)存儲(chǔ)系統(tǒng)傳去激光束和從數(shù)據(jù)存儲(chǔ)系統(tǒng)傳來激光束的方法，其特征在于，包括向數(shù)據(jù)存儲(chǔ)系統(tǒng)傳去激光束和從數(shù)據(jù)存儲(chǔ)系統(tǒng)傳來激光束；以及移動(dòng)激光束的反射，以減小反射和激光束之間的干涉。
99．如權(quán)利要求98所述的方法，其特征在于，移動(dòng)步驟包括在時(shí)間上移動(dòng)反射，以減小反射和激光束之間的干涉。
100．如權(quán)利要求98所述的方法，其特征在于，移動(dòng)步驟包括在空間上移動(dòng)反射，以減小反射和激光束之間的干涉。
全文摘要
一種光學(xué)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)系統(tǒng)使用光纖來傳遞信息至存儲(chǔ)媒體和從存儲(chǔ)媒體傳出信息。存儲(chǔ)媒體包括磁光存儲(chǔ)盤。光纖是低雙折射光纖。與傳統(tǒng)的方法相比,能準(zhǔn)確地再現(xiàn)由光纖傳送的偏振狀態(tài),且降低了噪聲。通過顯著地減小或消除在端面處和光纖的寄生反射(或者其影響),提供了各種降低噪聲的技術(shù)。特別,可以使用諸如折射率匹配、蓋片方法、激光器調(diào)制、或斜拋光等各種技術(shù)來消除在光纖的前端面處的寄生反射(或者其影響)?？梢允褂弥T如斜切割、折射率匹配、或多模光纖熔接等各種技術(shù)來消除在光纖的后端面處的寄生反射(或者其影響)。
文檔編號(hào)G11B7/135GK1295709SQ99804647
公開日2001年5月16日 申請(qǐng)日期1999年3月30日 優(yōu)先權(quán)日1998年3月30日
發(fā)明者J·P·維爾德, A·采利科夫, 張永衛(wèi), V·伊茲拉利安, J·F·希紐, 小J·E·赫斯特 申請(qǐng)人:西加特技術(shù)有限責(zé)任公司