具有垂直腔表面发射激光器或阵列的小型光盘只读存储器头制造技术

一种光拾取头，用于从数据存储媒体读取信息，读取头包括：一个ＶＣＳＥＬ，用于发射光射束；一个聚焦元件，用于使光射束引导到数据存储媒体上；一个光接收元件，用于接收从数据存储媒体反射的光；以及跟踪元件，用于定位该射束。（*该技术在2016年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及光再现拾取头。本专利技术具体涉及一种采用半导体激光光源类型的光再现拾取头。更进一步和更具体地说，本专利技术涉及光再现拾取头在小型化方面的改进。众所周知，光再现拾取头读取存储在表面媒体，例如CD(com-pact disk)盘上的信息。常规的拾取头例如通常包括一个光发射源和一个光反射和接收组件。简要地讲，常规的光再现拾取头的光发射源是由一个典型的二极管边缘发射激光器组成的，后者是由一个双异结型半导体，例如GaAlAS(镓—铝砷化物)形成的。该二极管激光器适合于在其长矩形(该长矩形的近似尺寸为二分之一微米宽，5至10微米长)的发射位置上具有横截面形状的激光束。光接收组件包括具有透镜、反射射镜和棱镜的聚焦机构的读取机构，该读取机构含有一个由固态激光器组成的光读取头。初始时，线性极化激光射束通过射束成形棱镜，并由极化射束分离器反射到一个四分之一波长片，然后，使激光射束通过这个四分之一波长片，将这个极化改变为圆极化。然后，激光束由跟踪反射镜导向，并由物镜聚焦到该盘上。光从盘表面向后反射回到四分之一波长片，它将激光射束的极化从圆极化变回到线极化，并通过极化射束分离器，由一个临界角棱镜反射，它按直角改变射束方向为投射射束方向。而后光引到光电二极管阵列。光通过光电二极管的传导率机构在光强度方面的变化通知该系统从“坑”(pit)到“陆地”(land)的阶越或反之亦然。在操作中，各“坑”随盘转动使激光束散射，“陆地”反射该激光束。反射光的方向和数量是随盘表面从“陆地”到坑(或反之亦然)的变化而变化。由读取光电装置检测到的这些变化表示为“1”。如果光电电路没有检测到反射信号的变化，则译为一系列“0”，“1”和“0”的数目取决于“坑”或“陆地”的长度。反射光在光电二极管阵列上不总具有均匀的和相等的分布。光强度的变化可用于聚焦和跟踪的调整。该系统通过计算不同的二极管对的光强度和值之间的差值，能够补偿聚焦和跟踪的误差。一种不同的机构利用绕射光栅将激光束分为三部分，可用来检测跟踪误差。激光束变为一个主跟踪射束和两个弱射束，可以将两个弱射束聚焦在跟踪射束的左侧和右侧，以保持主射束在中央。CD盘表面将两个侧射束与主跟踪射束一起反射。一组分隔开的光电二极管可以用来检测跟踪误差。当两个侧射束的强度不等时，该系统便激活一个伺服机构，使光头移动，来校正跟踪误差。所述的光读取头利用一种称为“边发射二极管激光器”型半导体激光源。这是一种常规的激光器，用于CD盘设备的读取光头。然而，当考虑光头元件小型化时，边发射二极管有一定的局限性。在常规的光拾取头中，需要六个以上的光学元件来工作。这些是激光二极管、射束分离器、衍射光栅、反射镜、物镜和光电二极管阵列，它们最终译出从CD盘表面反射的光强度。这些分立元件的结果导致光拾取头变得又厚又大。这种常规光拾取头的一种改进型是全息激光器单元，它考虑了减少组成光拾取头的分立元件的数量。因为全息激光器单元仅由三个光学元件组成，故使光拾取头小型化成为可能。全息激光器单元包括一个全息激光器单元、一个反射镜和一个物镜。在普通的制造中，该常规的全息激光器单元是由三维地综合在一个铜散热片上的激光二极管和光电二极管组成的。常规的激光器的封装变得很大，不适合于便携式CD光盘唱机的光拾取头。通过将激光二极管全息单元建造在带有结构上呈45°角的镜子的硅光电检测器基底上可以在光拾取头小型化方面得到进一步改进。而后，将全息光元件与激光二极管综合在模塑扁平封装物中。将激光二极管全息单元建造在具有该组件制造的一个主要部分即45°微型镜的硅光电检测器基底上，该微型镜反射从激光二极管发射的激光束。激光二极管把激光束发射到垂直于基底的45°微型镜上，并被反射。在硅基底制造微型镜的结构对于激光二极管全息的功能是关键的因素。将激光二极管安装在基础基底的凹表面上，形成一个扁平和紧凑的组件。可以将激光二极管和光电检测器在光学上相结合，并将微型镜和全息光元件置于中间。在这种装置结构中，在激光二极管的左侧和右侧安装一对光电检测器是可能的。激光二极管全息单元利用光点尺寸检测方法，用伺服机构聚焦激光射束从边发射激光二极管发射的激光束。从垂直于硅光电检测器基底的微型镜反射。激光束通过全息光学元件上的光栅格形，后者将主激光束分为三个射束，该射束通过全息光元件的下表面。三个射束由聚焦物镜聚焦到CD盘上。从CD盘反射表面来的每个反射射束在光电检测器对上被检测。每个光检测器具有5个元件来检测该信号。该信号由光头机构使用，来聚焦该信号，诸如聚焦误差信号FES、跟踪误差信号TES和数据信号RFS。这些信号用于聚焦和跟踪校正，它们用以下数学公式描述FES＝〔1＋3＋5〕－〔2＋4＋6〕TES＝〔T1－T2〕＋〔T3－T4〕RFS＝〔1＋3＋5〕＋〔2＋4＋6〕在激光二极管全息的生产中，重要因素是将具有光学平表面的微型镜正确制作在硅基底上。在硅基底上获得正确的45°角的方法是，在硅基底上蚀刻该角度。各向异性的蚀刻的硅基底的横截面具有从<100>表面为54°角的<111>平面表面。在两步过程中，通过对具有<100>表面(它已向<110>平面倾斜9°)的硅基底进行化学腐蚀，各向异性的蚀刻含形成激光束适当反射所需的45°表面。在制造微型镜中，消除了激光芯片的顶角。为了实现一个薄而小的、衣袋尺寸的CD盘唱机，该CD盘唱机的光拾取头必须小型化。一种常规的光拾取头含有许多元件，从而需要一个大的组件。这个边发射激二极管和全息单元已使光拾取头小型化成为可能。然而，这个单元的设计要求在硅光电检测器基底上建造一个微型镜，以使激光束在垂直于该基底的方向上转向。微型镜的结构涉及高成本和精细工作的制造过程。上述装置(含有常规的光再现拾取头和安装边发射全息激光拾取头的基底)充分地提供了拾取和再现存储在表面媒体上的信息，然而，业已证明这种结构不是完全令人满意的。例如，该常规的拾取头含有太多的分立元件，而不易于小型化。边发射激光全息拾取头需要对硅基底精细的蚀刻来产生一个微型镜。为此，弥补先有技术中上述的和其它的固有缺陷是十分有益的。据此，本专利技术的一个目的是提供改进的光再现拾取头。本专利技术的另一目的是提供特别适用于光拾取头的跟踪系统的改进。本专利技术的又一目的是为边发射激光全息光再现头提供改进装置。本专利技术的再一个目的是为垂直腔激光全息光拾取头的跟踪系统提供改进装置。本专利技术还有一个目的是提供一种具有相当少的元件的简化光拾取头。本专利技术的还有另一个目的是提供能够小型化的光拾取头。本专利技术的还有再一个目的是提供按照在用料上减少光拾取头成本的上述装置和改进。简言之，为了按照本专利技术的优选实施例实现本专利技术希冀的目的，这里提供一种光拾取头用以从数据存储媒体读取信息。该拾取头含有一个垂直腔表面发射激光器(VCSEL)，用于发射光束；聚焦装置用于把光束引导到数据存储媒体上；光接收装置，用于接收从数据存储媒体反射的光；以及跟踪装置。在一个具体的实施例中，跟踪装置包含一个射束分离器，位于VCSEL中间；和聚焦装置。聚焦装置包含一个四分之一波长片和沿射束路径串行就位的一系列聚焦透镜。光接收装置包含多个光电检测器，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种光拾取头，可以从数据存储媒体读取信息，其特征在于，该读取头包括：一个垂直腔表面发射激光器用以沿着一条路径发射光束；聚焦装置，用以将光束引导到数据存储媒体上；光接收装置，用以接收从数据存储媒体反射的光；及跟踪装置，用于定位 该光束。

【技术特征摘要】
US 1996-1-4 5827751.一种光拾取头，可以从数据存储媒体读取信息，其特征在于，该读取头包括一个垂直腔表面发射激光器用以沿着一条路径发射光束；聚焦装置，用以将光束引导到数据存储媒体上；光接收装置，用以接收从数据存储媒体反射的光；及跟踪装置，用于定位该光束。2.根据权利要求1所述的光拾取头，其特征在于还包括一个半导体基底，该基底包括一个凹槽，用于装放垂直腔表面发射激光器和容纳光电检测器。3.根据权利要求1所述的光拾取头，其特征在于，聚焦装置包括一个四分之一波长片和聚焦透镜，后者用于沿射束路径串行定位。4.根据权利要求2所述的光拾取头，其特征在于，聚焦装置包括一个全息区，位于射束路径内。5.根据权利要求3所述的光拾取头，其特征在于，光接收装置包括多个光检测器，用于接收从数据存储媒体反射的光。6.根据权利要求4所述的光拾取头，其特征在于，光接收装置包括多个光电检测器，含有在半导体基底上形成的多个光电二极管。7.根据权利要求6所述的光拾取头，其特征在于，跟踪装置包括第一跟踪垂直...

【专利技术属性】
技术研发人员：江文斌，迈克尔S莱比，
申请(专利权)人：摩托罗拉公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]