專利名稱：能兼容不同厚度光盤的光學頭的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種能兼容不同厚度光盤的光學頭，特別是涉及一種采用至少兩個光源以提高光效率的光學頭。
數字視盤機(以下簡稱DVDP)應不僅能在數字視盤(DVD)上記錄和再現信息，而且能在高密度光盤(CD)上記錄和再現信息。
DVD的標準厚度為0.6mm，比CD或CD-ROM的標準厚度1.2mm要薄。由于DVD與CD的標準厚度互不相同，當適用于DVD的光學頭再現記錄在CD上的信息時，因為厚度的不同，會產生球面象差，致使信息很難再現。
為了說明這個問題，設計了一種如
圖1所示的既可以讀CD也可以讀DVD的傳統光學頭。圖1所示的光學頭，包括一產生并發射激光束的光源11；一物鏡19，對入射光進行聚焦，使得在光盤30的記錄表面上形成一光斑；一分光器15，用于改變入射光的傳播路徑；以及一全息元件17和一光敏元件23。該分光器15被安放在光源11和物鏡19之間的光路上，用于反射從光源11所接收的大部分光束，并使由光盤30向光敏元件23反射的大部分光束通過。該全息元件17被安放在物鏡19和分光器15之間的光路上，把從光源11所接收的光束分解成0級光3和+1級光5。該0級光3沿與入射光束相同的方向繼續行進，而+1級光5在通過該全息元件17后發生了偏射。因此，該0極光3和+1極光5就在物鏡19的不同位置穿過，并聚焦在不同位置。這里，該0級光3被用于在DVD上記錄和再現信息，該+1級光5被用于在CD上記錄和再現信息。
該光敏元件23是由多個光敏片(圖中未畫出)組成，并各自獨立地接收光照。被光敏元件23所探測到的信號被相加和/或相減，其結果被放大，并作為信息信號(射電頻率)、循跡誤差信號和聚焦誤差信號而被輸出。
該光學頭還進一步包括一光柵13，該13被安放在光源11和分光器15之間，把入射光束衍射成0級衍射光和±1級衍射光；并有一準直透鏡16，該透鏡16被安放在分光器15和全息元件17之間，把發出的入射光束變為平行光束。還有一散光鏡21，安放在分光器15和光敏元件23之間，它一般呈半柱面形。當物鏡19和光盤30之間的距離與一聚焦狀態相一致時，該散光鏡21就可在光敏元件23上形成一束圓形光，否則，就在其上面形成一束橢圓形光。
傳統的光學頭具有這樣一種結構，它有選擇地利用在全息元件17中已被衍射的0級光3和+1級光5，使得在光盤30上形成的光斑的光效率被降低到小于50％。而且，被光盤30所反射的光經過全息元件17繼而再射到光敏元件23上，其效率不大于25％。
本發明的目的是提供一種光學頭，它能兼容不同厚度的光盤，這種光學頭由于使用了至少兩個光源，其光效率也得到了提高。
為達到上述目的，所提供的光學頭包括一光源，包括安裝在一個基底上并彼此相鄰的至少兩個能以不同發射角發射激光的表面發射激光器(surface emitting laser)；一物鏡，把從光源發射的光束聚焦在一光記錄介質上；光路轉換裝置，用于改變光記錄介質所反射光的傳播路徑；和一光敏元件，用于接收經所述光記錄介質反射并穿過光路轉換裝置的光束。
通過參照附圖對本發明優選實施例的詳細描述，本發明的上述目的和優點將變得更加明顯，其中圖1是傳統的CD/DVD可兼容的光學頭的光學結構示意圖；圖2是根據本發明所提出的能讀不同厚度光盤的光學頭的光學結構圖；圖3是圖2所示的光學頭中光源的透視圖。
參照圖2，根據本發明所提出的能讀不同厚度光盤的光學頭包括一光源100；一光路轉換元件130，用于改變入射光的傳播路徑；一物鏡140，對從光源100入射的光進行聚焦并在一光盤150上形成光斑；和一光敏元件160，用于接收從光盤150反射并通過光路轉換元件130的光束，并對信息信號和誤差信號進行檢測。
與邊緣發射激光器(edge emitting laser)相比較，垂直諧振腔式表面發射激光器(VCSEL)在疊層方向上發射激光束。因此，兩維陣列式結構是簡單的。
如圖3所示，該光源100包括第一VCSEL 110和第二VCSEL 120，為充分利用VCSEL的優點，它們彼此相鄰，并被配置在同一基底170上。
第一VCSEL 110發射光束的發射角比第二VCSEL 120的發射角大，以適應較薄的光盤如DVD。第二VCSEL 120發射光束的發射角相對較小，以適應相對較厚的光盤如CD。由于兩個VCSEL 110和120的發射光的部分之間的距離在幾十微米以內，由不同位置發射的光束所引起的光軸偏離的現象可以忽略。
第一VCSEL 110包括一第一下電極層111、一第一下反射層112、一第一激發層113、一第一上反射層114和一第一上電極層115，它們自第一下電極層111順序地被疊放在一起；一在第一上電極層115上形成的第一發射窗口117，用于發射從第一激發層113產生并穿過第一上反射層114的光束。在這里，發射光的發射角與第一發射窗口117的直徑成反比。
第一上、下反射層112和114都是由多個含有雜質的半導體化合物AlxGa1-xAs層和化合物GaAs層交替組成的。而且，第一下反射層112和第一上反射層114分別是由含有不同類型雜質的半導體構成的。例如，第一下反射層112是N型半導體，而第一上反射層114是P型半導體。反之亦可。
各個第一下和上反射層112和114中的每一個都具有高達99％甚至更高的反射率。由第一激發層113產生的大部分光束被它反射，只有極少數的光束能穿過它。
各個第一上、下電極層115和111都由具有良好導電性的金屬制成。相對于第一下電極層111，從一外部電源(圖中未表出)向第一上電極層115施加一正電壓。
第二VCSEL 120包括一第二下電極層121、一第二下反射層122、一第二激發層123、一第二上反射層124和一第二上電極層125，它們從第二下電極層121順序地被疊放在一起；一在第二上電極層125上形成的一第二發射窗口127。此處，構成第二VCSEL 120的各層結構與第一VCSEL 110相應層的結構相同。并且，第一、第二VCSEL 110和120是用相同的方法制造的，且由一阻隔板105放置于二者之間，以實現彼此的電絕緣。
第一發射窗口117的直徑比第二發射窗口127的小，使從第一發射窗口117發射的光束的發射角比從第二發射窗口127發射的光束的發射角大。
在具有這種結構的光源100中，根據圖2中所選用的光盤150的厚度，由第一VCSEL 110或第二VCSEL 120發射光束。另一種選擇，光源100也可由多個彼此相鄰設置的VCSEL組成，且每個不同的VCSEL都能以不同發射角發射光束。
一全息元件可用作如圖2中所示的光路轉換元件130，用于改變入射光的傳播路徑。在這種情況下，該全息元件至少在一個表面上形成全息圖案，使來自于光源100的入射光穿過，并直接照向光盤150，而使來自于物鏡140的入射光進行衍射并照向光敏元件160。也可以采用眾所周知的半反射鏡(圖中未表示)或偏振分光器(圖中未表示)作為光路轉換元件130。
從光源100以不同的發射角度所發射的光束，經透鏡140聚焦，在不同的位置形成光斑。也就是說，該物鏡140把圖3中的第一VCSEL 110發射的光束118聚焦在較薄光盤的記錄面上，而把圖3中的第二VCSEL 120發射的光128聚焦在相對較厚光盤的記錄面上。
光敏元件160接收由光盤150反射并穿過物鏡140和光路轉換元件130的光束。當全息元件用作光路轉換元件130時，光敏元件160可與光源100一起彼此相鄰放置在同一基底170上。由于光敏元件160與常用的光學頭所采用的光敏片相對應，其詳細描述在此省略。
根據本發明所提出的光學頭設有至少兩個VCSEL，用于以陣列形式發射具有不同發射角的光束，并有選擇地發射這些光束，利用這些光束，在不同厚度的光盤上，信息能高效且安全地記錄并再現。
權利要求
1.一種光學頭，包括一光源，具有至少兩個彼此相鄰并安放在同一基底上的垂直諧振腔式表面發射激光器，用于發射具有不同發射角度的光束；一物鏡，把所述光源發射的光束聚焦在一光記錄介質上；光路轉換元件，用于改變由所述光記錄介質所反射的光束的傳播路徑；和一光敏元件，用于接受由所述光記錄介質反射并穿過所述光路轉換元件的光束。
2.如權利要求1所述的光學頭，還包括所述垂直諧振腔式表面發射激光器之間的阻隔板以實現所述激光器間的相互絕緣。
3.如權利要求1所述的光學頭，其中所述的垂直諧振腔式表面發射激光器包括一下電極層、一下反射層、一激發層、一上反射層和一上電極層，它們依次形成于所述的下電極層上，以及，其中一在所述上電極層上形成的發射窗口，用于發射從所述激發層產生的激光束。
4.如權利要求3所述的光學頭，其中相對于所述的下電極層，一正電壓被施加到所述的上電極層上。
5.如權利要求1所述的光學頭，其中所述的光路轉換元件通過在其至少一個表面上形成全息圖案，來改變入射光的傳播路徑。
6.如權利要求1所述的光學頭，其中所述的光敏元件與所述的光源彼此相鄰并被安放在同一所述基底上。
全文摘要
一種光學頭，包括至少兩個彼此相鄰并安放在同一基底上的垂直諧振腔式表面發射激光器(VCSEL)，用于發射不同發射角度的光束；一光路轉換元件，用于改變入射光的傳播路徑；一物鏡，對入射光進行聚焦，以在一光記錄介質上形成光斑；和一光敏元件，用于接收經光記錄介質反射并穿過物鏡和光路轉換元件的光束。該光學頭能有選擇地驅動其中的一個VCSEL，所以可兼容不同厚度的光盤，并可得到高的光效率。
文檔編號G11B7/125GK1168526SQ9711323
公開日1997年12月24日 申請日期1997年5月15日 優先權日1996年5月15日
發明者李文圭, 申鉉國, 李裕信 申請人:三星電子株式會社