双波长光学头装置制造方法及图纸

一种双波长光学头装置，包括分别由一个激光二极管和信号采集光学系统组成的６５０ｎｍ和７８０ｎｍ光学系统、干涉滤波器、物镜及驱动器，其特征是在物镜与干涉滤波器之间插入一波长选择滤波器。该装置具有较高光能利用率和宽视场的特性，从而不仅适用于读出，而且适用于记录和可擦写光盘系统。（*该技术在2013年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本技术涉及光存储系统中的盘片读出装置，特别是一种适用于DVD和CD的读出、记录和可擦写盘片的光学头装置。
技术介绍
随着光存储技术的发展，DVD系列产品已经广泛地进入了市场，由于DVD具有容量大的优点，单面单层DVD的容量是4.7G，双面双层DVD的容量是17G，而原来VCD的容量是650M，因此DVD正在迅速占领市场，成为消费者的新选择。但由于CD类光盘的广泛存在以及DVD和CD类光盘将在一定时期内共同存在，所以DVD的播放机和驱动器需要同时读取CD盘片和DVD盘片。在DVD和CD系统中，激光二极管的波长分别为650nm和780nm，物镜的数值孔径NA分别为0.6和0.45，盘基厚度分别为0.6mm和1.2mm。选择短波长的激光二极管和高数值孔径的物镜是为了获得高的存储密度，因为聚焦在光盘上的光斑直径正比于λ/NA，λ为激光二极管的波长。而光盘倾斜所导致的彗差正比于(NA)3t/λ，t为光盘盘基的厚度。采用薄的盘基光盘是为了使光盘在高密度存储的条件下有足够的倾斜容限。当用同一个光学头读出或者记录两种光盘时，有必要补偿由于两种光盘的盘基厚度不同所产生的球差。为了解决光学头的兼容问题，在DVD光学头设计上产生出多种方案，如双聚焦型、双物镜型、液晶光阑型、特殊透镜型和双波长型。其中，双波长型光学头具有兼容CD-R的特性，因为CD-R介质在波长为650nm时的反射率小于10％，而在波长为780nm时的反射率大于70％。目前广泛存在的两种类型的双波长光学头，分别是全息光学元件(HOE)型和可变增益型。在HOE型中，一个全息光学元件的波长选择器通过对不同波长的衍射效率来补偿球差和控制NA。当物镜沿着光盘半径方向移动时，没有象差产生，因此具有宽视场的特性。然而HOE的衍射效率对于780nm波长的光没有达到100％。在可变增益型中，是根据物镜的放大倍率随波长而变化对球差进行补偿，而通过对不同的波长选择口径来控制NA。在可变口径处没有附加的能量损失，因此具有较高的光能利用率特性。但对780nm波长的光，当物镜沿光盘的半径方向移动时，会产生彗差。
技术实现思路
本技术要解决的问题在于克服上述现有技术的不足，提供一种双波长光学头装置，该装置不仅适用于读出光盘系统，而且由于它的高光能利用率和宽视场特性，可适用于记录和擦写光盘系统。本技术的技术解决方案如下一种双波长光学头装置，包括分别由一个激光二极管和信号采集光学系统组成的650nm和780nm光学系统、干涉滤波器、物镜及驱动器，其特征是在物镜与干涉滤波器之间插入一波长选择滤波器。该波长选择滤波器的直径小于物镜的有效直径，是在一玻璃衬底上的自内向外由同心的相位滤波部分和干涉滤波部分组成，所说的相位滤波部分为SiO2材质，其横截面具有多重梯状结构，总的梯级数定为4，相邻梯级之间的相位差为φ＝2π(n-1)h/λ，其中n为折射率，h为梯级厚度，对于650nm波长的光波φ设计为2π，对于780nm波长的光波φ为1.67π，相邻梯级之间的高度差为0.4μm；干涉滤波部分为干涉滤波介质膜层，对650nm波长的光高透过，而对780nm波长的光高反射。本技术双波长光学头兼具全息光学元件(HOE)型和可变增益型的优点，不仅适用于读出光盘系统，而且适用于记录和可擦写光盘系统，是多功能的，CD、DVD兼容的光学头系统。附图说明附图1是本技术双波长光学头系统原理图。附图2是波长选择滤波器的平面结构示意图。附图3是波长选择滤波器的横截面示意图。图中1-干涉滤波器，2-波长选择滤波器，3-物镜，4-盘基厚度为1.2mm的光盘，5-盘基厚度为0.6mm的光盘；图2中6-相位滤波部分，7-物镜的有效直径，8-干涉滤波部分；图3中6-相位滤波部分，8-干涉滤波部分。具体实施方式先请参阅图1、图2和图3。本技术双波长光学头装置，包括分别由一个激光二极管和信号采集光学系统组成的650nm和780nm光学系统、干涉滤波器1、物镜3及驱动器(图中未示)，其特征是在物镜3与干涉滤波器1之间插入一波长选择滤波器2。该波长选择滤波器2的直径小于物镜3的有效直径，是在一玻璃衬底21上自内向外由同心的相位滤波部分6和干涉滤波部分8组成，所说的相位滤波部分6为SiO2材质，其横截面具有多重梯状结构，总的梯级数定为4，相邻梯级之间的相位差为φ＝2π(n-1)h/λ，其中n为折射率，h为梯级厚度，对于650nm波长的光波φ设计为2π，对于780nm波长的光波φ为1.67π，相邻梯级之间的高度差为0.4μm；干涉滤波部分8为干涉滤波介质膜层，对650nm波长的光高透过，而对780nm波长的光高反射。650nm波长的光用于盘基厚度为0.6mm的光盘，780nm波长的光用于盘基厚度为1.2mm的光盘；干涉滤波器1，用来分解、复用两种光波长的光束；物镜3用于盘基厚度为0.6mm的光盘；在物镜3前有一个波长选择滤波器2；650nm和780nm的光学系统分别由一个激光二极管(图中未示)和信号采集光学系统(图中未示)组成，从激光二极管出射的650nm波长的光束，透过干涉滤波器1和波长选择滤波器2，通过物镜3聚焦在0.6mm盘基厚度的光盘4上，反射回来的光束沿着同样的光路直接进入相应的信号采集光学系统；而780nm波长的光束从另一个激光二极管射出，经过干涉滤波器1的反射，透过波长选择滤波器2，通过物镜3聚焦在1.2mm盘基厚度的光盘5上，从光盘反射回的光沿着同样的光路，直接进入相应的信号采集光学系统。本技术中的波长选择滤波器由同心相位滤波部分和干涉滤波部分组成，分别在内外区域，其直径小于物镜的有效直径。干涉滤波部分透过650nm波长的光，反射780nm波长的光。由于650nm波长的光可以透过内外两个区域，它的NA就由物镜的有效直径决定，设计为0.6，而780nm的光只能透过内部区域，它的NA就由内部区域的直径决定，设计为0.45。相位滤波部分21由SiO2组成，而干涉滤波部分8是由交替的高折射率层和低折射率层组成的干涉滤波介质膜，两者都位于玻璃衬底上。相位滤波部分6的横截面具有多重梯状结构，考虑到制作过程的难易度，总的梯级数定为4，相邻梯级之间的相位差为φ＝2π(n-1)h/λ，其中n为折射率，h为梯级厚度。对于650nm波长的光波φ设计为2π，为的是不影响透射光的相位分布。这种情况下，对于780nm波长的光波φ为1.67π，从而改变了入射光的相位分布。相位滤波部分的设计，使得由于不同盘基厚度导致的球差，对于780nm波长的光减小了，对于650nm波长的光，通过两个不同区域的相位差被设计为零，为的是避免超分辨或者切趾效应。相位滤波部分相邻梯级之间的高度差为1.4μm，干涉滤波部分的厚度为1.6μm。波长选择滤波器和物镜通过一个驱动器同时移动。本技术具有高光能利用率和宽视场的特性，不仅适用于读出系统，而且适用于记录和可擦写光盘系统。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种双波长光学头装置，包括分别由一个激光二极管和信号采集光学系统组成的６５０ｎｍ和７８０ｎｍ光学系统、干涉滤波器、物镜及驱动器，其特征是在物镜与干涉滤波器之间插入一波长选择滤波器。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种双波长光学头装置，包括分别由一个激光二极管和信号采集光学系统组成的650nm和780nm光学系统、干涉滤波器、物镜及驱动器，其特征是在物镜与干涉滤波器之间插入一波长选择滤波器。2.根据权利要求1所述的一种采用波长选择滤波器的双波长光学头装置，其特征在于该波长选择滤波器的直径小于物镜的有效直径，是在一玻璃衬底上自内向外由同心的相位滤波部分和干涉滤波部分组...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈丹，阮昊，
申请(专利权)人：中国科学院上海光学精密机械研究所，
类型：实用新型
国别省市：31[中国|上海]