CN1402022A - 衍射光栅构件 - Google Patents

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Abstract

一种衍射光栅构件，可以把一个波长的光的0级光和另一个波长的光的一级衍射光聚焦在光接收元件的同一个部位上，与此同时，可以提高用于光接收的前述另一个波长的光的一级衍射光的衍射效率，可以使两个波长的能量不产生大的差异。在把入射到不同的入射位置的、光轴相互平行的波长不同的两个入射光出射到同一个部位的衍射光栅构件40中，在出射面上并列设置具有阶梯状光栅部30的光栅面，所述阶梯状光栅部30具有规定级数的沿入射方向升高的面31以及从该升高的面上伸出的宽度窄的衍射面32，前述衍射面赋予通过相邻的衍射面的光以波长的整数倍的光程差，前述衍射面相对于垂直于前述入射光的入射方向的面倾斜。

Description

衍射光栅构件
技术领域
本发明涉及衍射光栅构件，特别是涉及将平行地入射到不同的入射位置的不同波长的两个入射光向同一个部位射出的衍射光栅。
背景技术
在现有技术中，在由CD及DVD两种介质读出信号的光拾取器中，把用于CD读出的波长785nm的激光和读出DVD用的波长655nm的激光作为读出对象。
在这种光拾取器中，如图1所示，将从发出二个波长(655nm，785nm)的激光1，2的激光二极管3发射的光利用光束分束器4改变其行进方向之后，用聚焦透镜5聚焦照射到CD介质、DVD介质的信号面(图中未示出)上，使由该介质信号面调制过的反射光经由上述聚光透镜5通过上述光束分束器4，将通过该光束分束器4的光聚焦到光电二极管6上，利用该光电二极管将入射的光能变换成电能，获得电信号。
上述光拾取器配备有输出CD再生用的波长785nm的光1和DVD再生用的波长655nm的光2的激光二极管3，在该激光二极管3中，两个波长的光1，2输出的位置稍有不同(例如相差约110μm左右)。因此，这两个波长的光经过光束分束器4，聚焦透镜5聚焦到光电二极管6上时，会保持其原样，不聚焦到光电二极管6的同一位置上。
对此，本申请人曾提出过在光束分束器的后级配置衍射光栅构件7，将波长785nm的光的0级光及波长655nm的光的一级衍射光聚焦到光电二极管6的同一个部位处。
这种衍射光栅7，如图2所示，在光的出射面侧形成光栅面8，所述光栅面是通过重复形成备有沿光轴方向延伸的侧面部11以及沿垂直于该侧面部11的方向从该侧面部11伸出的衍射面部12的规定级数(在本实施例中为6级)的阶梯状光栅部10而形成的，并且使通过相邻的衍射面部12的光的光程差等于入射光1的波长655nm的整数倍。
通过使用这种衍射光栅，如图2所示，DVD再生用的波长655nm的光1的0级光(透射光)和CD再生用的波长785nm的光的一级衍射光入射到配置在光轴上的光电二极管6的同一个部位(光接收面)上。
此外，在上述现有技术的衍射光栅构件中，存在着波长785nm的光的一级衍射光的衍射效率的问题。进而，在现有技术的衍射光栅构件中，波长655nm的光的0级光与波长785nm的光的一级衍射光有时具有较大的能量差，这时则要求两个光的能量差不能太大。
近年来，在DVD盘上一般都在介质的二层上记录信号，对于这种双层的DVD盘，入射的激光的反射率只有百分之十几，在CD盘上，可擦写式的CD-RW盘的反射率也很低，入射到光拾取器的光接收元件上的光量少，在读这种光盘时，非常希望尽可能地减少在光拾取器上的信号损失。
发明内容
本发明鉴于上述情况，其目的是提供一种衍射光栅，该衍射光栅可以将一个波长的光的0级光，与另一个波长的光的一级衍射光聚焦在光接收元件的同一个部位处，并且提高用于接收光的前述另一个波长的光的一级衍射光的衍射效率，同时可以使两个波长的光的能量不产生大的差异。
本发明为了解决上述课题，提供一种衍射光栅构件，把入射到不同的入射位置上的光轴相互平行的不同波长的两个入射光出射到同一个部位处，在出射面上，并列设置设有阶梯状光栅部的光栅面，所述阶梯状光栅部配备有规定级数的具有沿入射方向升高的面以及从该升高的面上伸出的衍射面部的阶梯部，同时，该阶梯状光栅部向通过前述相邻的衍射面的光赋予一个入射光的波长的整数倍的光程差，其特征为，前述衍射面相对于与前述入射光的入射方向垂直的面倾斜。
此外，本发明的衍射光栅构件的前述衍射面按照向着上述阶梯状光栅部的高度增加的方向衍射光栅构件的厚度减少的方式倾斜。
进而本发明的衍射光栅构件，入射的入射光中，一个入射光的波长为655nm，另一个入射光的波长为785nm，波长655nm的入射光的0级光与波长785nm的入射光的一级衍射光出射到光接收元件上。
进而，本发明的衍射光栅构件，在阶梯状光栅部上，衍射面形成六个面。
同时，本发明的衍射光栅构件，其衍射面相对于包含入射光的光轴的法线的平面倾斜1 °～2.5°。
在本发明中，衍射光栅构件的衍射面配备有光栅面，所述光栅面并列地设置有对通过相邻的衍射面的光赋予一个入射光的波长的整数倍的光程差的阶梯状光栅部，由于衍射面相对于垂直于前述入射光的入射方向的面倾斜地形成，所以除了可以把一个波长的光的0级光和另一个波长的一级衍射光聚焦到光接收元件的同一个部位上之外，通过改变倾斜面的角度可以改变两个入射光的衍射效率，从而可以使两个波长的光的能量不产生很大差异，达到所需的量。
此外，通过使衍射面以衍射光构件的厚度向上述阶梯状光栅部的高度增加的方向减少的方式倾斜，可以提高用于形成光接收的另一个波长的光的一级衍射光的衍射效率。
进而，当入射的入射光中的一个入射光的波长为655nm，另一个入射光的波长为785nm的话，可以最适合于用作再生CD与DVD的拾取器。在这种情况下，当在阶梯状光栅部上形成六个面的衍射面时，可以提高用通常的光学材料形成的阶梯状衍射光栅构件中的波长785nm的光的一级衍射光的衍射效率。同时，在上述情况下，当使衍射光栅构件的衍射面的宽度尺寸相当于入射光的波长的大小时，倾斜的角度为相对于包含入射光的光轴的法线的平面构件倾斜1 °～2.5°。
附图说明
图1、是表示适合于本发明的衍射光栅构件的光学拾取器的光学系统的概况的图示。
图2、是表示现有技术的衍射光栅构件的图示。
图3、是表示在本发明的衍射构件中，衍射效率相对于衍射面的倾斜量的变化的曲线。
图4、是表示本发明的衍射光栅构件的截面形状的图示。
图5、是表示本发明的衍射光栅构件的截面形状的图示。
具体实施方式
下面基于附图说明根据本发明的衍射光栅构件的实施形式。
本实施例的衍射光栅构件40，如图1所示，用于光拾取器上，该光拾取器把不同波长的激光照射到CD介质，DVD介质上，将反射的光照射到光电二极管6上，将该光能变换成电能，获得电信号。这里，本实施例的衍射光栅构件40，是利用型材成形光学合成树脂，大批量地成形制成的。
在本实施例中，入射到不同入射位置处的平行入射光，和上述现有技术例一样，采用从一个激光二极管中出射的DVD再生用的波长655nm的光和CD再生用的波长785nm的光。这两种波长的光与现有技术中的光拾取器一样，经由光束分束器4，聚焦透镜5聚焦到光电二极管6上。
在本实施例中，在光束分束器4的后级配置本发明的衍射光栅构件40，将DVD再生用的波长655nm的光的0级光和CD再生用的波长为785nm的光的一级衍射光聚焦到同一个部位处。
这种衍射光栅构件40，如图4及图5所示，在衍射光栅构件40的出射面侧形成光栅面，所述光栅面是通过重复形成六级的阶梯状光栅状30而形成的，所述六级阶梯状光栅部则配备有沿光轴方向延伸的侧面部31、以及从该侧面部31上向垂直于该侧面部31的方向伸出的衍射面32，相邻的衍射面32之间的距离为Δ时，向通过的光赋予一定的光程差((n-1)Δ：其中，n是衍射光栅构件的折射率，设空气的折射率为1)，并将该光程差设定为入射光1的波长655nm的整数倍。
同时，在本实施例中，在衍射光栅构件40的出射面上并列地设置阶梯状光栅部30，所述光栅部配备有沿入射方向升高的面31，以及六级从该升高的面31伸出的宽度很窄的衍射面32。
此外，在本实施例中，衍射光栅构件40的前述衍射面32可以按下述方式倾斜地形成，从如图4所示向着上述阶梯状光栅部30的高度增加的方向，衍射光栅构件40的阶梯差的量dh增加(dh＞0)，到如图5所示向着阶梯状光栅部30的高度增加的方向，衍射光栅构件40的阶梯差的量减少(dh＜0)。
进而，本发明的衍射光栅构件40，入射的入射光中之一的入射光的波长为655nm，另一个入射光的波长为785nm，波长655nm的入射光的0级光与波长785nm的入射光的一级衍射光被出射到光接收元件上。
在这样的条件下，使阶梯差的量dh从+60nm变化到一360nm，计算655nm的0级光和785nm的一级衍射光的衍射效率。其结果示于图3。
由图3可以看出，为了使655nm的0级光和785nm的一级衍射光的衍射效率良好，应当令阶梯差的量dh在0nm～-200nm的范围内。
即，当阶梯差dh为0nm时，655nm的0级光的衍射效率约为85％，为最大值，而785nm的一级衍射光的衍射效率约为75％，可以用于实际应用。当阶梯差的量dh大于0nm时，655nm的0级光下降，且785nm的一级衍射光其衍射效率也低于75％，效率低，不能实际应用。
此外，当阶梯差的量dh为-200nm时，655nm的0级光的衍射效率约为81％，而785nm的一级衍射光的衍射效率约为82％，接近最大值。当阶梯差的量dh小于-200nm(绝对值变大)时，655nm的0级光急剧降低，尽管785nm的一级衍射光的衍射效率在81％以上，但实际上仍然不能使用。
由于以上原因，本实施例的衍射光栅，当使衍射面32的宽度尺寸接近入射的波长的尺寸，为5.67μm时，在上述条件下，两个光的衍射面32相对于包括入射光线的光轴构成的法线的平面倾斜1°～2.5°。这样，对于两个入射光都可以获得高的衍射效率。
发明的效果
根据上面所述的根据本发明的衍射光栅构件，由于衍射光栅构件的衍射面配备有并列地设置向通过相邻的衍射面的光赋予一个入射光的波长的整数倍的光程差的阶梯状光栅部的光栅面，并且，衍射面相对于前述入射光的入射方向垂直的面倾斜地形成，从而，除了可以将一个波长的光的0级光与另一个波长的一级衍射光聚焦到同一个部位上之外，通过改变倾斜面的角度，可以使两个入射光的衍射效率变化，从而可以使两个波长的光的能量不产生大的差别，达到所需要的量。
此外，通过使衍射面按照衍射光栅构件的厚度向上述阶梯状光栅部的高度增加的方向减少的方式倾斜，可以提高用于形成所接收的光的另一个波长的光的一级衍射光的衍射效率。
进而，如果令入射的入射光中的一个入射光的波长为655nm，另一个入射光的波长为785nm，可以使之最适合于用于再生CD和DVD的拾取器。在这种情况下，在阶梯状光栅上形成六个面的衍射面时，在利用通常使用的光学材料形成的阶梯状衍射光构件中，可以使波长785nm的光的一级衍射光的衍射效率很高。同时，在上述情况下，当使衍射光栅构件的衍射面的宽度尺寸相当于入射光的波长的大小时，衍射光栅构件可相对于包含入射光的光轴的法线的平面倾斜1°～2.5°。

Claims (7)

1、一种衍射光栅构件，把入射到不同的入射位置上的光轴相互平行的不同波长的两个入射光出射到同一个部位处，在出射面上，并列设置设有阶梯状光栅部的光栅面，所述阶梯状光栅部配备有规定级数的具有沿入射方向升高的面以及从该升高的面上伸出的衍射面部的阶梯部，同时，该阶梯状光栅部向通过前述相邻的衍射面的光赋予一个入射光的波长的整数倍的光程差，其特征为，
前述衍射面相对于与前述入射光的入射方向垂直的面倾斜。
2、如权利要求1所述的衍射光栅构件，其特征为，前述衍射面按照向着上述阶梯状光栅部的高度增加的方向衍射光栅构件的厚度减少的方式倾斜。
3、如权利要求1所述的衍射光栅构件，其特征为，前述入射光中，其中的一个入射光的波长为655nm，另一个入射光的波长为785nm，波长655nm的入射光的0级光和波长785nm的入射光的一级衍射光被出射到光接收元件上。
4、如权利要求3所述的衍射光栅构件，其特征为，在前述阶梯状光栅部上形成六个衍射面。
5、如权利要求3所述的衍射光栅构件，其特征为，前述入射光中，其中的一个入射光的波长为655nm，另一个入射光的波长为785nm，波长655nm的入射光的0级光和波长785nm的入射光的的一级衍射光被出射到光接收元件上。
6、如权利要求5所述的衍射光栅构件，其特征为，在前述阶梯状衍射部上，形成六个衍射面。
7、如权利要求1所述的衍射光栅构件，其特征为，衍射面相对于包括入射光的光轴的法线的平面倾斜1 °～2.5°。
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