CN1133993C - 声光布拉格衍射式多光束光学读写头 - Google Patents

Abstract

本发明为一种声光布拉格衍射式多光束光读写头，揭露了一种利用声光布拉格衍射元件，使单光源激光产生多个读写光点的读写头装置；本发明在传统光学读写头的准直器与分光器之间，设置声光布拉格衍射元件，再利用控制单元提供电信号而激发声光作用，进而产生数道光束并经由一物镜聚焦为数个读学光点；由于本发明可决定数个读写光点的数目、位置论亮度，因此光点间亮度均匀，并可大幅增加光点的数目而使得资料存取速度更为快速。

Description

声光布拉格衍射式多光束光学读写头

技术领域

本发明涉及一种声光布拉格衍射式多光束光学读写头，且特别涉及一种可同时产生多个读写光点的读写头装置。

背景技术

目前光学记录媒体的发展方向，希望在相同的光盘尺寸，能够储存有更高密度的数据资料，以因应市场上大容量储存媒体的需求。已知光学读写头中大都只设计有单一光束(Single Beam)用以读写资料，虽然其读写的速度也需视光碟机的转速及有其限制，使得读写资料的速度已无法因应目前市场上的需求，是故应用多光束(Multi-beam)同时读写资料已是光学读写头未来的发展趋势。

目前已知的光学读写头产生多光束的方法主要区分为二种：

1.利用激光二极管阵列，直接产生多个读写光束，但是此方法的成本较高且光学对应不易。

2.利用相位光栅(Phase Grating)衍射分光的技术，产生0阶、±1、±2阶、±3阶……等衍射光束，并聚焦做为读写所需的多光点；但是这些光束所产生光点的亮度，会随着阶数而快速下降，需要另外增加一信号处理的程序来调整，不过其可使用的光点数目，还是会受到限制，再者，各读写光点的位置系由光栅的周期来决定，必须与光学记录媒体的轨道配合，光学的对准与校正也较不易。

除此之外，美国第4459690号专利中，揭露了一种采用声光元件(Acoustio-Optic Device)产生多光束的装置，但是其光学系统的结构复杂、光学界面多、光容易叠合而产生噪声，因此其由声光元件所产生的光束，仅能用于光学记录媒介体轨道的跟踪，并不适合用于资料的读写。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的为设计一种可产生多个读写光点的读写头，并且其光点的数目、位置与亮度均可被准确控制。

本发明的另一目的为设计一种构造简单且成本低的结构，使得光学读写头可产生多个读写光点。

本发明所述的声光布拉格衍射式多光束光学读写头，用于在光学记录媒体表面产生多个读写光点，该多光束光学读写头包括一激光二极管、一准直镜、一物镜、以及一检知器，其中，该多光束光学读写头还包括：一布拉格衍射元件、一控制单元；

该激光二极管产生存取光学记录媒体所需的激光光束；该准直镜将该激光光束处理为一平行光束；该布拉格衍射元件用以将该平行光束分成多道入射光束；该控制单元提供一电信号而使得该布拉格衍射元件激发声波，借助声光作用使该平行光束分成该多道入射光束；该物镜将所述多道光束聚焦于该光学记录媒体的表面，而形成多个读写光点；该检知器将来自该多个读写光点的多道反射光束转换为电信号。

根据上述本发明的目的，提供一种声光布拉格衍射式多光束光学读写头，将激光二极管所发射出的激光光束，先经由一准直器处理而将光束变成范围较大的平行光，然后经过一声光布拉衍射元件，由一控制单元提供包含至少一射频信号(Radio Frequency)的电信号，而激发声光布拉格衍射元件的声光作用，进而产生数道光束并经由一物镜而聚集为数个读写光点。

由于本发明可经由控制射频信号频率的数目、频率的高低与功率的大小，来决定读写光点的数目、位置和亮度，因此光点间亮度均匀，并且可以大幅增加光点的数目而使得资料存取速度更为快速。

为让本发明的上述和其他目的、特征、和优点能更明确易懂，下文特举一较佳实施例，并配合附图，作详细说明如下。

附图说明

图1显示了本发明中布拉格衍射元件的作用示意图；

图2显示本发明的具体实施例的结构示意图。

具体实施方式

根据本发明所揭露的技术，是在已知光学读写头的光学系统中，利用布拉格衍射现象而达到产生多个读写光点的目的。布拉格衍射基本上但为一种利用周期性结构所产生的衍射现象，请参照图1，而本发明所采用的布拉格衍射元件30，为一种利用声波光波的相互作用而产生数个光点的衍射元件，其运作原理为：利用一控制单元40提供布拉格衍射元件30所需的电信号，让布拉格衍射元件30因此而激发声波，由于声波为一种疏密波，因此会使得介质形成多个一疏一密的状态，如同开设有数个夹缝的周期性衍射元件一般，因此会使得通过的光波产生所需的衍射现象。

由于声光布拉格衍射现象遵循以下公式： ${2\mathrm{\θ}}_{\mathrm{Bi}}=\frac{\mathrm{\λ}}{\mathrm{nv}}{f}_i,i=\mathrm{1,2,3},\·\·\·$

其中，θ_Bi为布拉格偏向角度

λ为光波波长

v为声波波长

n为介质折射率

fi为电波频率，亦即射频信号频率(Radio Frequency)

故由式中可以得知：在光波与声波波长固定的情形下，于同一个介质中加于布拉格衍射元件30的射频信号频率(fi)的数目与高低，可以决定布拉格偏向角(θ_Bi)的数量和大小。请再次参照图1，也就是说当激光二极管10所发出的激光光束，经一准直镜20到达布拉格衍射元件后，若是控制单元40提供含二种频率射频信号的电信号，则依公式会有二道光线经衍射后分别偏离2θ_B1与2θ_B2的角度，再加上保持原先光路的光束，则经物镜60聚集后，会在光学记录媒体70的表面上形成三个读写光点，分别为第0读写光点71、第一读写光点72和第二读写光点73。

再加上本发明更可以由控制射频信号的功率，而调整各种读写光点的亮度，使其均匀，因此本发明增加光点数量的同时，不会有已知使用相位式光栅的方法中，光点亮度急剧下降的问题，因此可读写光点的数目亦可以大幅度地增加，因而大幅度地提高信息存取速度，而在光学对准方面，也可以藉由调整布拉格偏向角度而使得光点位置容易控制；其中需注意的是：本发明需要射频信号的频率约介于数十MHz至数百MHz之间，以辅助布拉格衍射现象的进行。

请参照图2，为本发明具体实施例的结构示意图，于本发明提出最佳实施例中，将布拉格衍射元件30配置于准直镜20与分光镜50之间的光路上，因为当激光光束由激光二极管10中射出后，需先经过一准直器20将激光光束处理为范围较大的平行光束，使得光束经过布拉格衍射元件30时，声波与光波的交互作用范围较大，而得到较好的衍射效率；而本发明中所采用的布拉格元件30可为均匀介质声光布拉格绕元件(Isotropic Acousto-optic Bragg Diffraction Cell)、双折射声光布拉格衍射元件(Bi-refrangent Acousto-optic Bragg DiffractionCell)或是表面波的声光布拉格衍射元件(Surface Wave Acousto-opticBragg Diffraction Cell)的中的任何一个。

当平行光束经过布拉格衍射元件30后，会形成数道入射光束，如前所述，其数量视控制单元40所提供的射频信号频率的数目而定，由图2中所示二道不同光路的入射光看来，可知控制单元此时只提供一种频率的射频信号；前述数道入射光束之后会先经过一分光镜50，用以区隔从光学记录媒体70反射回来的光束，再经过一物镜60聚集，而在光学记录媒体70上产生第0读写光点71与第一读写光点72。

同时，该二读写光点71、72的反射光束，同样经过物镜60、分光镜50，而由一柱面镜80聚集于检知器90上，以将来自该二读写光点71、72的反射光信号转换为电信号，而该检知器90可为一种线性侦测器(Linear Detector)，其性能与位置系配合前述的读写光点的反射光束。

本发明系在传统光学读写头中的准直器与分光镜之间，更增加一声光布拉格衍射元件，使得单一激光光束因衍射现象而产生数个不同的入射光束，由于本发明可藉由控制电信号中的射频信号频率(RadioFrequency)的数目、频率的高低与功率的大小，来决定数个读写光点的数目、位置与亮度，因此光点间亮度均匀，并且可以大幅增加光点的数目而使得资料存取速度更为快速。

虽然本发明已以一较佳实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明，任何本领域的技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的前提下，可作些许的更动与润饰，因此本发明的保证范围由所附权利要求书来确定。

Claims (12)

1、一种声光布拉格衍射式多光束光学读写头，用于在光学记录媒体表面产生多个读写光点，该多光束光学读写头包括一激光二极管、一准直镜、一物镜、以及一检知器，其特征在于，该多光束光学读写头还包括：一布拉格衍射元件、一控制单元；

该激光二极管产生存取光学记录媒体所需的激光光束；该准直镜将该激光光束处理为一平行光束；该布拉格衍射元件用以将该平行光束分成多道入射光束；该控制单元提供一电信号而使得该布拉格衍射元件激发声波，借助声光作用使该平行光束分成该多道入射光束；该物镜将所述多道光束聚焦于该光学记录媒体的表面，而形成多个读写光点；该检知器将来自该多个读写光点的多道反射光束转换为电信号。

2、如权利要求1所述的声光布拉格衍射式多光束光学读写头，其特征在于，还包括有一分光镜，位于该布拉格衍射元件与该物镜间的光路上，用于将该多道入射光束与该多道反射光束分离。

3、如权利要求2所述的声光布拉格衍射式多光束光学读写头，其特征在于，还包含有一柱面镜，位于该分光镜与该检知器间的光路上，用于将该多道反射光束聚集于该检知器上。

4、如权利要求1所述的声光布拉格衍射式多光束光学读写头，其特征在于，该布拉格衍射元件为均匀介质的声光布拉格衍射元件。

5、如权利要求1所述的声光布拉格衍射式多光束光学读写头，其特征在于，该布拉格衍射元件系为双折射声光布拉格衍射元件。

6、如权利要求1所述的声光布拉格衍射式多光束光学读写头，其特征在于，该布拉格衍射元件为表面波声光布拉格衍射元件。

7、如权利要求1所述的声光布拉格衍射式多光束光学读写头，其特征在于，该控制单元所产生的电信号包含至少一个频率的射频信号。

8、如权利要求7所述的声光布拉格衍射式多光束光学读写头，其特征在于，该射频信号频率的数目被用来决定该读写光点的数目。

9、如权利要求7所述的声光布拉格衍射式多光束光学读写头，其特征在于，该射频信号频率的高低可决定其对应的读写光点的位置。

10、如权利要求7所述的声光布拉格衍射式多光束光学读写头，其特征在于，该射频信号的功率大小可决定该多个读写光点的亮度。

11、如权利要求7所述的声光布拉格衍射式多光束光学读写头，其特征在于，该射频信号的频率介于数十MHz至数百MHz之间。

12、如权利要求1所述的声光布拉格衍射式多光束光学读写头，其特征在于，该检知器为一种线性侦测器。

Images