CN100468538C - 光学记录／再现装置 - Google Patents

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Abstract

一种包括光源的光学记录/再现装置，该光源包括至少两个发光二极管、反射式滤波装置、波分复用元件及光纤；其中，由所述至少两个发光二极管发出的光束入射至反射式滤波装置，所需波段光束经反射式滤波装置反射，其余光束由反射式滤波装置透射，所述反射式滤波装置包括至少两个光纤光栅，所述光源中光束的传导均由光纤完成。该光学记录/再现装置包括上述光源、准直透镜、物镜、光路改变装置及光电检测元件；由于所述光源采用发光二极管作为光发射元件，可发射较高单色性的光束，以提高光学记录/再现装置的记录/再现操作精度。此外，该光源移出所述光学记录/再现装置，有利于减小光学记录/再现装置的体积。

Description

光学记录／再现装置
【技术领域】
本发明涉及一种光学记录/再现装置。
【背景技术】
光学记录/再现装置是一种采用激光束将诸如图像或声音等信息写入光盘或读取光盘中的信息的装置。光学记录/再现装置在记录/再现信息时，光束由一光源发出，并经准直透镜准直成平行光，后经由光路改变装置入射至物镜，物镜将光束会聚于光学记录媒体上，并由光学记录媒体反射回来，经物镜及光路改变装置，由光电检测元件接收。
现有技术中通常采用激光二极管作为光源，以使光束具有较高单色性，从而获得较好的记录/再现精度。然而，激光二极管成本较高，不利于光学记录/再现装置向低成本方向发展。若采用发光二极管作为光源单元，亦可得到单色光束，然而它的带宽大，单色性也不好，无法达到记录/再现操作所需求的高精度。
如图1所示，中国专利第98109707.3号揭示一光学记录/再现装置(图未示)，其使用发光二极管101作为光发射元件，并且在准直透镜110与光路改变装置130之间加入一滤光器120。由发光二极管101发出的光束经准直透镜110准直成平行光，经滤光器120滤光后入射至光路改变装置130。由于滤光器120带宽在20nm内，通过滤光器120的光束的带宽也位于20nm内。从而达到以低价发光二极管取代高价半导体激光二极管的目的。
上述技术方案虽然采用滤光器对发光二极管发射的光束进行滤光，然而它将发光二极管带宽限于20nm内，光束单色性不够突出，故记录/再现精度不高。随着HD-DVD等高记录密度碟片规格的出现，对光学记录/再现精度的要求更高，上述滤光器无法满足要求。
【发明内容】
本发明的目的在于提供一种光学记录/再现装置。
本发明对应技术方案为：提供一种光学记录/再现装置，用于读/写存储介质，所述光记录/再现装置包括光源、准直透镜、物镜、光路改变装置及一光电检测元件；所述光源包括至少两个发光二极管、波分复用元件、反射式滤波装置及光纤。其中，由所述至少两个发光二极管发出的光束通过波分复用元件合光后由所述光纤入射至所述反射式滤波装置，反射式滤波装置包括至少两个沿光束传播方向依次排列的光纤光栅，以及至少两个与每一个光纤光栅相对应的压电元件。每一个压电元件用于通过输入应变控制电压改变与其相对应的光纤光栅反射光束的波长。每一个光纤光栅反射的光束由所述光纤输出至所述准直透镜，并依次通过所述光路改变装置及物镜后入射至存储介质上。所述存储介质反射之光束依次通过物镜及光路改变装置后入射至所述光电检测元件，所述光源移出所述光学记录/再现装置。
与现有技术相比，由于本发明提供的反射式滤波装置具有极小范围的光频宽，从而使采用低价格发光二极管的光发射元件发射的光束能具有与高价的激光二极管发射的光束相当的单色光，提高其记录/再现精度。此外，该光源移出所述光学记录/再现装置，有利于减小光学记录/再现装置的体积。
【附图说明】
图1为现有光学记录/再现装置的结构示意图。
图2为本发明的单发光二极管光源的结构示意图。
图3为本发明的单发光二极管光源的光学记录/再现装置的结构示意图。
图4为本发明的提供的发光二极管阵列光源结构示意图。
图5为对CD进行写入/再现操作时反射式滤波装置工作示意图。
图6为对DVD进行写入/再现操作时反射式滤波装置工作示意图。
图7为对HD-DVD进行写入/再现操作时反射式滤波装置工作示意图。
图8为本发明的发光二极管阵列光源的光学记录/再现装置的结构示意图。
图9为光纤光栅波长选择原理示意图。
图10为光纤光栅与PZT的相关结构示意图。
图11为PZT应变控制电压与光纤光栅的反射光波长的线性关系示意图。
【具体实施方式】
图2所示为本发明的第一实施方式，其中光源1发出的光束可对DVD碟片进行记录/再现操作，其包括：一发光二极管11，一光隔离器12，一光纤耦合器13，一反射式滤波装置14，一光吸收器15及光纤16。其中所述反射式滤波装置14为一光纤光栅。所述发光二极管11发出波长在600～700nm间的光束，所述光束经光隔离器12后入射至光纤耦合器13的端口131，并由光纤耦合器13的端口133输出，进入反射式滤波装置14；反射式滤波装置14将入射光束中位于预定波长范围内的光束反射，并将其余光束透射；反射光束进入光纤耦合器13的端口133，由其另一端口132作为光源发射光输出，而透射光束由光吸收器15吸收；因光纤耦合器13无法完全将反射光束转向，故以光隔离器12将反射光束的部分遗漏光束隔离掉，以防止其进入发光二极管11，对发光二极管11的工作产生干扰；此光源1中光束于各光学元件之间传输均依赖于光纤16。如图9所示为光纤光栅波长选择原理，将所述反射式滤波装置14的反射波长范围预定为649～651nm，即它将由光纤耦合器13输入其中的光束位于649～651nm间的波段光束反射，将其余光束透射，从而将光源出射光束的光频宽限为2nm。是以，所述光源出射光束具有较高的单色性，可以提高记录/再现操作的精确度。
如图3所示为采用上述光源的光学记录/再现装置(未标示)，包括：一光源1，一准直透镜4，一光路改变装置5，一物镜6，一聚光镜7及一光电检测元件8。由光源1发射的光束由准直透镜4准直为平行光束，所述光束由光路改变装置5改变传播路径以进入物镜6，经物镜6汇聚于记录媒体(未标示)上，从物镜6反射回的光束经光路改变装置5后由聚光镜7汇聚于光电检测元件8上。由于所述光源以光纤16传输光束，故此光源可移出光学记录/再现装置，从而减小所述光学记录/再现装置体积。
如图4所示为本发明的第二实施方式，所述光源2发出的光束可对CD、DVD及HD-DVD进行记录/再现操作，其包括：一发光二极管阵列21，一波分复用器22，一隔离器23，一光纤耦合器24，一反射式滤波装置25，光吸收器26及光纤27。
所述发光二极管阵列21包括发光二极管211、212及213，其中发光二极管211发出中心波长约405nm的蓝光光束以对应于HD-DVD碟片规格，发光二极管212发出中心波长约650nm的红光光束以对应于DVD碟片规格，发光二极管213发出中心波长约780nm的红外光光束以对应于CD碟片规格，三个发光二极管发出光束的光频宽约100nm。
所述反射式滤波装置25包括依次串联的光纤光栅251、252、253及分别与光纤光栅相对应的锆钛酸铅压电陶瓷(PZT，PbZrTiO3)251’、252’、253’，各光纤光栅反射波长的光频宽均为2nm。由图10可了解光纤光栅251与PZT251’的相关结构，对PZT251’中PZT材料251’a施加电压，则PZT材料251’a因所加的电场产生应力及形变，通过与光纤光栅251两侧相连的连接装置251’b使光纤光栅251产生形变，因而改变其光栅间距，光纤光栅251的反射光波长也因此发生变化。如图11所示，PZT251’应变控制电压与光纤光栅251的反射光波长具有线性对应关系。各光纤光栅与其对应的PZT的相关结构完全相同，且工作原理也相同。本实施方式定义光纤光栅251工作波段为350～600nm，光纤光栅252工作波段为455～730nm，光纤光栅252工作波段为700～850nm。
工作时，发光二极管阵列21同时发出三束光束，所述三束光束经波分复用器22合光后入射至光纤耦合器24的端口241，并由光纤耦合器24的端口243输出，进入反射式滤波装置25；根据光纤光栅的波长选择原理，反射式滤波装置25由发光二极管阵列21发射的三束光束中选择一束光束，并将所述光束中位于预定波长范围内的光束反射，并将其余光束透射；反射光束进入光纤耦合器24的端口243，由其另一端口242作为光源发射光输出，而透射光束由光吸收器26吸收；因光纤耦合器24无法完全将反射光束转向，故以光隔离器23将反射光束的部分遗漏光束隔离掉，以防止其进入发光二极管阵列21，对各发光二极管的工作产生干扰。
当对CD进行写入/再现操作时，具有405±50nm、650±50nm及780±50nm三个光波段的入射光束进入反射式滤波装置25，调节反射式滤波装置25，使光纤光栅251、252透射所有光束，由光纤光栅253反射所需光束并透射其余光束，所述所需光束光波段为780±1nm。具体操作如图5所示，调节PZT251’应变控制电压使光纤光栅251工作波长位于350～355nm或455～600nm之间，从而透射全部入射光束；调节PZT252’应变控制电压使光纤光栅252工作波长位于455～600nm或700～730nm之间，从而透射全部入射光束；调节PZT253’应变控制电压使光纤光栅253工作波长位于780±1nm之间，故其反射780±1nm波段光束并透射其余光束。
当对DVD进行写入/再现操作时，具有405±50nm、650±50nm及780±50nm三个光波段的入射光束进入反射式滤波装置25，调节反射式滤波装置25，使光纤光栅251、253透射所有光束，由光纤光栅252反射所需光束并透射其余光束，所述所需光束光波段为650±1nm。具体操作如图6所示，调节PZT251’应变控制电压使光纤光栅251工作波长位于350～355nm或455～600nm之间，从而透射全部入射光束；调节PZT252’应变控制电压使光纤光栅252工作波长位于650±1nm之间，从而反射650±1nm波段光束并透射其余光束；调节PZT253’应变控制电压使光纤光栅253工作波长位于700～730nm或830～850nm之间，故其透射所有光束。
当对HD-DVD进行写入/再现操作时，具有405±50nm、650±50nm及780±50nm三个光波段的入射光束进入反射式滤波装置25，调节反射式滤波装置25，使光纤光栅252、253透射所有光束，由光纤光栅251反射所需光束并透射其余光束，所述所需光束光波段为405±1nm。具体操作如图7所示，调节PZT251’应变控制电压使光纤光栅251工作波长位于405±1nm之间，从而反射405±1nm波段光束并透射其余光束；调节PZT252’应变控制电压使光纤光栅252工作波长位于455～600nm或700～730nm之间，从而透射全部入射光束；调节PZT253’应变控制电压使光纤光栅253工作波长位于700～730nm或830～850nm之间，从而透射所有光束。
如图8所示为采用上述光源的光学记录/再现装置(未标示)，包括：一上述光源2，一准直透镜4，一光路改变装置5，一物镜6，一聚光镜7及一光电检测元件8。由光源2发射的光束由准直透镜4准直为平行光束，所述光束由光路改变装置5改变传播路径以进入物镜6，经物镜6汇聚于记录媒体(未标示)上，从物镜6反射回的光束经光路改变装置5后由聚光镜7汇聚于光电检测元件8上。由于所述光源以光纤27传输光束，故此光源可移出光学记录/再现装置，从而减小所述光学记录/再现装置体积。

Claims (4)

1.一种光学记录/再现装置，用于读/写存储介质，所述光学记录/再现装置包括光源、准直透镜、物镜、光路改变装置及光电检测元件；其特征在于:所述光源包括:至少两个发光二极管、波分复用元件、反射式滤波装置及光纤，所述波分复用元件位于所述发光二极管和所述反射式滤波装置之间，所述至少两个发光二极管发出的光束通过波分复用元件合光后由所述光纤入射至所述反射式滤波装置，所述反射式滤波装置包括至少两个沿光束传播方向依次排列的光纤光栅，以及至少两个与每一个光纤光栅相对应的压电元件，所述每一个压电元件用于通过输入应变控制电压改变与其相对应的光纤光栅反射光束的波长，所述光纤光栅反射的光束由所述光纤输出至所述准直透镜，并依次通过所述光路改变装置及物镜入射至所述存储介质上，所述存储介质反射之光束依次通过所述物镜及光路改变装置入射至所述光电检测元件，所述光源移出所述光学记录/再现装置。
2.如权利要求1所述的光学记录/再现装置，其特征在于:所述压电元件为锆钛酸铅压电陶瓷，所述锆钛酸铅压电陶瓷的应变控制电压与其相对应的光纤光栅的反射光的波长具有线性对应关系。
3.如权利要求1所述的光学记录/再现装置，其特征在于:所述光源还包括光隔离器，所述光隔离器位于所述波分复用元件与反射式滤波装置之间，所述光隔离器用于透过从所述发光二极管出射的光束，而阻挡从所述反射式滤波装置反射后再入射到所述光源的光束。
4.如权利要求1所述的光学记录/再现装置，其特征在于:所述光源还包括光束转向元件，所述光束转向元件位于所述发光二极管与反射式滤波装置之间，所述光束转向元件用于改变所述反射式滤波装置反射的光束的传输方向。
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