DE3237415C2

DE3237415C2 -

Info

Publication number: DE3237415C2
Application number: DE3237415A
Authority: DE
Inventors: Masanobu Yokohama Kanagawa Jp Yamamoto; Nobuhiko Chiba Jp Umezu
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 1981-10-08
Filing date: 1982-10-08
Publication date: 1992-10-08
Also published as: AU552655B2; CA1183948A; FR2514540B1; NL8203915A; JPS5862630A; DE3237415A1; GB2110022B; JPH0463380B2; ATA372282A; FR2514540A1; CH657707A5; US4477821A; NL191962C; AT374295B; AU8880182A; IT1152904B; GB2110022A; IT8223688A0; NL191962B

Description

Die Erfindung betrifft eine Licht-Modulationseinrichtung für ein Aufzeichnungsgerät nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 und wie sie beispielsweise aus der US 42 13 158 bekannt ist.

Aus der US 42 01 994 ist es zusätzlich bekannt, eine Licht-Modulations einrichtung für ein Aufzeichnungsgerät zum Aufzeichnen von In formation auf einem Aufzeichnungsmedium mittels Licht so aus zubilden, daß eine Regelung der Lichtintensität erfolgt. Diese Einrichtung weist einen Detektor zur kontinuierlichen Erfassung eines zweiten elektrischen Signals, eine mit dem Detektor verbundene Spitzenwert-Halteschaltung, die durch das Informa tionssignal in der Weise betätigbar ist, daß sie einen Signalwert hält, der im wesentlichen dem Spitzenwert des von dem Detektor gelieferten zweiten elektrischen Signals entspricht, einen Komparator zum Vergleichen des Spitzenwertes des zweiten elektrischen Signals mit einem vorgegebenen Referenzsignal und zur Erzeugung eines der Abweichung zwischen diesen beiden Signalen entsprechenden Fehlersignals und einen Amplituden-Modulator zur Steuerung der Amplitude des hochfrequenten Trägersignals nach Maßgabe des Fehlersignals aufweist.

Typischerweise enthalten Lichtaufzeichnungseinrichtungen eine Laserlichtquelle, die einen Lichtstrahl erzeugt, und einen Lichtmodulator, der den Lichtstrahl mit einem Informa tionssignal moduliert und den modulierten Lichtstrahl auf ein Aufzeichnungsmedium, beispielsweise in Form einer Auf zeichnungsplatte, richtet, so daß das Informationssignal auf der Platte aufgezeichnet wird.

Laserlichtquellen, die in derartigen Lichtaufzeichnungsein richtungen verwendet werden, enthalten Argon-Ionen- oder Helium-Kadmium-Laser. Lichtmodulatoren, die herkömmlicherweise benutzt werden, enthalten elektro-optische oder akusto- optische Modulatoren, in denen der Lichtbrechungsindex eines Mediums innerhalb des Lichtmodulators auf der Basis der Intensität eines elektrischen Feldes oder des Druckes einer Schallwelle, die dem lichtbrechenden Medium zugeführt wird, variiert wird. Lichtmodulatoren können außerdem die Intensität von Licht, das auf das Aufzeichnungsmaterial gerichtet ist, steuern, um so Veränderungen in der Aufzeich nungsmaterial-Empfindlichkeit und/oder Veränderungen in der linearen Geschwindigkeit des Aufzeichnungsmediums in bezug auf den modulierten Lichtstrahl - beispielsweise dann, wenn das Aufzeichnungsmedium eine Aufzeichnungsplatte ist, die bei einer konstanten Drehgeschwindigkeit gedreht wird und wobei der Lichtstrahl so ausgebildet wird, daß er einen spiralförmigen Weg auf der Platte abtastet - kompensieren zu können.

Zum Steuern der Lichtintensität wurden bisher auch zahlreiche Einrichtungen benutzt, die optische Filter, zwei elektro- optische Lichtmodulatoren, von denen einer zum Modulieren des Lichtsignals innerhalb der Laserlichtquelle und der andere zum Steuern der Lichtmenge, die von der Laserlichtquelle abgegeben wird, benutzt wird, und ein Mittel zur Strommodulation, das einen Strom steuert, welcher einem Laserelement innerhalb der Laserlichtquelle zugeführt wird, enthalten. Lichtaufzeichnungseinrichtungen oder optische Aufzeichnungseinrichtungen, die derartige Einrichtungen einschließen, weisen unerwünschte Merkmale auf. Beispielsweise ist ein optisches Filter nur schwierig elektrisch zu steuern und ist nicht in der Lage, das Rauschen, welches durch die Laserlicht-Emission hervorgerufen wird, zu verringern. Eine Einrichtung, die zwei elektro-optische Lichtmodulatoren verwendet, kann die Lichtmenge steuern, das Rauschen verringern und das Signal modulieren, dies jedoch zu sehr hohen Kosten und durch eine Erhöhung der Komplexität des optischen Systems, das darin verwendet wird. Strommodu lationsmittel können nur für einen Argon-Ionen-Laser verwendet werden, was die Auswahl des Typs von Laser, der verwendet werden kann, einschränkt.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Licht-Modulationseinrichtung der eingangs genannten Art anzugeben, bei welcher das Referenzsignal auf einen optimalen Wert einstellbar ist, der mit einer Lichtempfindlichkeits-Charakteristik und der Geschwindigkeit des Aufzeichnungsmediums korrespondiert, und bei welcher Energie des akustischen Signals oder Ultraschallsignals durch Umsetzen dieser Energie in Wärme vernichtet werden kann.

Diese Aufgabe wird durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst.

Bevorzugte und vorteilhafte Ausgestaltungen der erfindungs gemäßen Einrichtung gehen aus den Ansprüchen 2 bis 18 hervor.

Insbesondere ist eine neue und verbesserte Licht-Modulationseinrichtung geschaffen, die die Lichtstärke steuert, eine Signalmodulation vornimmt und die wesentlich die Stärke des Rauschens, das auf dem Aufzeichnungsmedium aufgezeichnet wird, verringert. Des weiteren liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine neue und verbesserte Lichtmodulierungseinrichtung zu schaffen, die weniger kostenintensiv als eine Lichtmodulierungseinrichtung nach dem Stand der Technik herzustellen ist, kein wesentlich komplexes optisches System erfordert, das im Zusammenhang damit beim Aufzeichnen eines Informationssignals auf einem Aufzeichnungsmedium benutzt wird, und die einen Helium-Kadmium-Laser als Laserlichtquelle benutzen kann.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung ist vorgesehen, daß eine Lichtquelle, die eine Lichtemission bewirkt, ein akusto-optisches Modulationselement, das die Lichtemission in Abhängigkeit von einem ersten elektrischen Signal moduliert und dadurch ein moduliertes Lichtsignal zum Einwirken auf das Aufzeichnungsmedium erzeugt, eine Informationssignalquelle, die das Informa tionssignal zur Verfügung stellt, ein Erzeugungsmittel zum Erzeugen eines Trägersignals, ein Signalmodulationsmittel zum Modulieren des Trägersignals durch das Informationssignal und zum Erzeugen des ersten elektrischen Signals daraus, ein Erfassungsmittel zum Erfassen des modulierten Lichtsignals und zum Erzeugen eines zweiten elektrischen Signals abhängig davon, eine Spitzenwert-Halteschaltung, die mit dem Erfassungsmittel im wesentlichen zum Halten eines Spitzenwertes des zweiten elektrischen Signals verbunden ist, einen Komparator zum Vergleichen des Spitzenwertes des zweiten elektrischen Signals mit einem Referenzsignal und zum Bereitstellen eines korrespondierenden Fehlersignals sowie ein Amplitudenmodulationsmittel zum Steuern der Amplitude des Trägersignals in Übereinstimmung mit dem Fehler signal enthält.

Im folgenden wird die Erfindung im einzelnen anhand mehrerer Figuren für ein Ausführungsbeispiel beschrieben.

Fig. 1 zeigt ein Blockschaltbild, das schematisch eine Lichtmodulationseinrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel für die vorliegende Erfindung darstellt.

Fig. 2 zeigt ein Blockschaltbild, das schematisch einen Typ eines akusto-optischen Lichtmodulators darstellt, der in der Einrichtung gemäß Fig. 1 verwendet werden kann.

Wie bereits erläutert, zeigt Fig. 1 ein bevorzugtes Ausfüh rungsbeispiel für eine Lichtmodulationseinrichtung 10 gemäß der vorliegenden Erfindung, die als ein Teil einer Aufzeich nungseinrichtung zum Aufzeichnen von Information auf einem Aufzeichnungsmedium benutzt werden kann. Die Licht-Modulations einrichtung 10 enthält allgemein eine Laserlichtquelle 11, die beispielsweise ein Helium-Kadmium-Laser sein kann, der eine kohärente Lichtemission bewirkt, einen akusto-optischen Modulator 12, eine Informationssignalquelle 13, die ein Informationssignal S₁ erzeugt, das in Form eines binär codierten Signals aufzuzeichnen ist, einen Signal- Modulator 14 und weitere Erzeugungsmittel, wie einen Hoch frequenzoszillator 15 zum Erzeugen eines Trägersignals S₂. Der akusto-optische Modulator 12, die Informations signalquelle 13, der Signal-Modulator 14 und der Hoch frequenzoszillator 15 bilden zusammen einen akusto-optischen Lichtmodulator 16.

Von dem akusto-optischen Modulator 12 wird gebrochenes Licht erster Ordnung abgegeben. Ein Photodetektor 17 erfaßt das gebrochene Licht erster Ordnung, welches von dem akusto-optischen Modulator 12 abgegeben wird, und wandelt einen Teil des gebrochenen Lichtes in ein elektrisches Signal um. Ein Vorverstärker 18 verstärkt das elektrische Signal, welches aus dem Photodetektor 17 gewonnen wird. Eine Spitzenwert- Halteschaltung 19 hält den Spitzenwert des elektrischen Signals, das von dem Vorverstärker 18 abgegeben wird, und erzeugt dadurch im wesentlichen eine Gleichspannung, welche dem invertierenden Eingang eines Komparators 20 zugeführt wird. Der Komparator 20 vergleicht die Gleichspannung aus der Spitzenwert-Halteschaltung 19 mit einem Referenzsignal, das von einer veränderbaren Referenzspannungsquelle 21 be reitgestellt wird. Im allgemeinen wird das Referenzsignal aus der veränderbaren Referenzspannungsquelle 21 auf einen optimalen Wert eingestellt, der mit der Lichtempfindlichkeits- Charakteristik und der Geschwindigkeit des Aufzeichnungsmediums während eines Auf zeichnungsvorganges korrespondiert. Zusätzlich enthält die Lichtmodulationseinrichtung 10 eine Schleifengewinn-Steuer schaltung 22, die mit dem Ausgang des Komparators 20 verbunden ist, eine Phasenkompensationsschaltung 23, die mit dem Ausgang der Schleifengewinn-Steuerschaltung 22 zum Kompen sieren einer beliebigen Phasendifferenz zwischen dem Infor mationssignal und dem Signal aus gebrochenem Licht erster Ordnung verbunden ist, und einen Amplitudenmodulator 24, der zwischen den Signal-Modulator 14 und den Hochfrequenz oszillator 15, der beispielsweise ein spannungsgesteuerter Verstärker ist, eingefügt ist. Der Photodetektor 17, der Vorverstärker 18, die Spitzenwert-Halteschaltung 19, die Schleifengewinn-Steuerschaltung 22, die Phasenkompensations schaltung 23 und der Amplitudenmodulator 24 bilden eine Rückkopplungsschleife, die ein Fehlersignal erzeugt und in Übereinstimmung mit diesem die Amplitude des Trägersignals S₂, welches durch den Hochfrequenzoszillator 15 erzeugt wird, einstellt, um dadurch die Höhe der Gleichspannung zur Anpassung an die des Referenzsignals zu verändern.

Typischerweise ist das Aufzeichnungsmedium ein Photoresist, der auf der Oberfläche eines Aufzeichnungsmediums 30, bei spielsweise in Form einer Aufzeichnungsplatte, aufgebracht ist und eine Empfindlichkeits-Charakteristik hat, die eine maximale Empfindlichkeit innerhalb eines bestimmten erwünschten Wellenlängenbereiches zeigt.

Die Laserlichtquelle 11 erzeugt kohärentes Licht. Im Hinblick auf ein optisches System 31, das zum Aufzeichnen des Informationssignals auf dem Aufzeichnungsmedium benutzt wird, sind Einstellungen erforderlich, die für den akusto- optischen Modulator 12 durchgeführt werden, und es wird aus Gründen der Sicherheitserfordernisse vorzugsweise durch die Laserlichtquelle 11 ein sichtbares Licht erzeugt. Außerdem muß die Laserlichtquelle 11 keine große Lichtmenge abgeben, wenn angenommen wird, daß das Ausgangssignal der Laserlichtquelle konstant mit Rücksicht auf die Höhe der linearen Aufzeichnungsgeschwindigkeit des Aufzeichnungsmaterials ist. Es ist außerdem vorzuziehen, daß das Laserlicht nicht verzerrt übertragen wird.

Als Laserlichtquelle 11 kann, wenn als Aufzeichnungsmaterial ein Photoresist benutzt wird, ein Argon-Ionen-Laser verwendet werden, der eine Ausgangsleistung von einigen hundert Milliwatt hat, oder es kann ein Helium-Kadmium-Laser verwendet werden, der eine Ausgangsleistung von einigen zehn Milliwatt hat. Indessen zeigt ein Argon-Ionen-Laser ein Ausfall-Phänomen, das dazu führen kann, daß Bits des Informationssignals verlorengehen, während ein Helium-Kadmium- Laser ein derartiges Ausfall-Phänomen nicht zeigt. Es sei außerdem angemerkt, daß die Empfindlichkeits-Charakteristik eines Photoresist eine Spitzenempfindlichkeit im Ultra violett-Bereich zeigt und daß, obwohl sowohl der Argon- Ionen-Laser als auch der Helium-Kadmium-Laser eine elektro- magnetische Strahlung im sichtbaren Bereich abgeben, die Helium-Kadmium-Laseremission näher bei dem Ultraviolettbereich als die Argon-Ionen-Laseremission liegt. Des weiteren kann die Wärme, die durch die gesteigerte Lichtleistung erzeugt wird, dann, wenn ein Argon-Ionen-Laser verwendet wird, der einen annehmbaren Pegel der Ultraviolettstrahlung durch Erhöhung von dessen Lichtabgabe bereitstellt, in einer unerwünschten Veränderung der Qualität des Aufzeich nungsmaterials und in einer schwierigen Handhabung dieses Materials resultieren. Aus diesem Grunde wird in dem bevor zugten Ausführungsbeispiel für die vorliegende Erfindung ein Helium-Kadmium-Laser als Laserlichtquelle 11 verwendet.

Die Lichtmodulationseinrichtung 10 kann entweder einen elektro- optischen oder einen akusto-optischen Modulator 12 verwenden, benutzt jedoch vorzugsweise einen akusto-optischen Modulator, weil der akusto-optische Modulator 12 nicht eine so große Abweichung in seiner Ausgangsleistung zeigt, wenn es der Wärme ausgesetzt ist, wie es bei einem elektro-optischen Modulator der Fall ist. Außerdem ist ein akusto-optischer Modulator 12 einfacher aufzubauen, wie dies in Fig. 2 gezeigt ist. Der akusto-optische Modulator 12 besteht aus einem zweiten Wandler 12a zum Wandeln des elek trischen Signals aus dem Signal-Modulator 14 in ein akustisches Signal, vorzugsweise in ein Ultraschallsignal, aus einer Lichtbeugungseinrichtung 12b, die dem akustischen Signal ausgesetzt ist und durch das der abgegebene Laserlichtstrahl hindurchtritt, und aus einem ersten Wandler in Form eines akustischen Materials 12c zum Absorbieren des akustischen Signals oder des Ultra schallsignals und zum Vernichten der Energie daraus durch Umsetzen dieser Energie in Wärme.

Im Betrieb wird das Trägersignal S₂ mit einer Frequenz von beispielsweise 80 MHz, die von dem Hochfrequenzoszillator 15 erzeugt wird, durch das Informationssignal S₁ in dem Signal-Modulator 14 moduliert, um ein Impulssignal S₃ zu erzeugen, welches dem zweiten Wandler 12a in dem akusto-optischen Modulator 12 zugeführt wird. Der zweite Wandler 12a setzt das Impulssignal S₃ in ein Ultraschallsignal um, welches in die Lichtbeugungseinrichtung 12b eingegeben wird. Die Lichtbeu gungseinrichtung 12b verändert seinen Lichtbrechungsindex in Abhängigkeit von der Höhe des Schalldruckes, der von dem Ultraschallsignal erzeugt wird, um ein Beugungsgitter zu bilden, das eine Teilung hat, welche mit der Wellenlänge der Schallwelle korrespondiert, die ihrerseits mit dem In formationssignal S₁ korrespondiert. Ein derartiges Beugungs gitter bricht das Licht, welches hindurchtritt. Als Ergebnis wird dadurch das abgegebene Laserlicht, so wie es durch die Lichtbeugungseinrichtung 12b hindurchtritt, moduliert, und es wird ein moduliertes Lichtsignal erzeugt.

Die Lichtbeugung kann auf verschiedene Weise in Abhängigkeit von der Wellenlänge der Schallwelle, der Wellenform und dem "Schallfluß" sowie der Wellenlänge des emittierten Laserlichts erklärt werden. So kann die Lichtbeugung aus einer Raman- und einer Brillouin-Streuung resultieren. Ob die Raman-Streuung oder die Brillouin-Streuung auftritt, hängt von den Größen der Lichtwellenlänge λ₀/n, die sich in der Lichtbeugungseinrichtung 12b ausbreitet, das einen Brechungs index n hat, der Schallwellenlänge Λ und der Breite des "Schallflusses", der sich in der Richtung der Fortpflanzung des Lichtstrahls erstreckt, ab. Im einzelnen heißt dies, daß, wenn die Klein-Konstante Q durch die Gleichung

Q = 2 πwλ₀/nΛ² (1)

definiert ist, die Raman-Streuung auftritt, wenn die Klein- Konstante Q die Bedingung 4 π<Q<0 erfüllt, während die Brillouin-Streuung auftritt, wenn die Klein-Konstante Q die Bedingung Q<4 π erfüllt.

Die Beugung, die durch die Raman-Streuung verursacht wird, ist analog zu der Streuung von Licht, welches von einem Beugungsgitter abgegeben wird, das eine sinusförmige Wellen verteilungsform erzeugt und welche nullte und höhere Ordnungen von gebeugtem Licht, nämlich solche ± erster Ordnung, ± zweiter Ordnung und anderer höherer Ordnungen beinhaltet. Im Gegensatz dazu und wie dies in Fig. 2 gezeigt ist, erzeugt die Lichtbeugung, die durch die Brillouin-Streuung vorgenommen wird, nur nullte und erste Ordnungen von gebeugtem Licht. Weil höhere Ordnungen von gebeugtem Laserlicht unwirksam sind, wird vorzugsweise die Brillouin-Streuung verwendet. Daher ist in dem Ausführungsbeispiel, das in Fig. 1 gezeigt ist, der akusto-optische Modulator 12 so beschaffen, daß er im wesentlichen eine Brillouin- Streuung durchführt, und es wird gebeugtes Licht erster Ordnung des modulierten Lichtsignals von dem Photodetektor 17 erfaßt.

Die Intensität I₁ des gebeugten Lichts erster Ordnung wird durch die folgende Gleichung ausgedrückt:

In der oben angegebenen Gleichung (2) repräsentiert I₀ die Intensität des auftreffenden Lichtes, R repräsentiert den Verlustfaktor, d. h. die Menge des Lichtes, die an der Oberfläche und im Inneren des akusto-optischen Modulators 12 verlorengeht, und η repräsentiert den Wert, der durch die folgende Gleichung gegeben ist:

In der oben angegebenen Gleichung (3) repräsentiert w die Breite des "Schallflusses", d. h. die Breite des Querschnitts des Ultraschallstrahls, h repräsentiert die Höhe des Ultraschallstrahls in Richtung senkrecht zu der Breite seines Querschnitts, P_s repräsentiert die Schallwellenein gangsleitung und M_e repräsentiert den Brechungswirksamkeits- Index des Mediums. M_e ist außerdem durch die folgende Gleichung ausdrückbar:

In der oben angegebenen Gleichung (4) repräsentiert n den Brechungsindex des Mediums, p repräsentiert die "Photoelastizität" des Mediums, ρ repräsentiert die Dichte des Mediums und v repräsentiert die Schallgeschwindigkeit. Der Brechungs wirksamkeits-Index M_e kann zum Vergleichen der Brechungs intensitäten der verschiedenen Arten von Medien unter der Annahme benutzt werden, daß die Lichtwellenlänge, die Querschnittsform des Ultraschallstrahls und die Schallwellen eingangsleistung konstant sind. Auf diese Weise wird, je größer der Wert M_e ist, desto größer die Intensität des gebeugten Lichts und ebenfalls der Modulationseffekt. Des weiteren kann den oben angegebenen Gleichungen entnommen werden, daß die Intensität I₁ des gebeugten Lichts erster Ordnung durch die Schallwelleneingangsleistung P_s moduliert werden kann. Weil die Schallwelleneingangsleistung P_s durch den Wert der Treiberspannung des Trägersignals, welches an den zweiten Wandler 12a des akusto-optischen Modulationselements 12 gelegt wird, durch die Amplitudenmodulation des Trägersignals S₂ bestimmt ist, kann gebeugtes Licht erster Ordnung in seiner Intensität moduliert werden.

Wie zuvor in bezug auf Fig. 1 angemerkt worden ist, wird das hochfrequente Trägersignal S₂, das von dem Hochfrequenz oszillator 15 erzeugt wird, dem Signal-Modulator 14 über den Amplitudenmodulator 24 zum Erzeugen eines elektrischen Signals S₃ in Form des Impulssignals zugeführt. Das Informationssignal S₁ ist, wie zuvor erwähnt, binär codiert, d. h. S₁ zeigt EIN/AUS-Signalisierungszustände. Das Impulssignal S₃ wird dem akusto-optischen Modulator 12 zugeführt, welches das abgegebene kohärente Licht aus der Laserlichtquelle 11 moduliert und dieses durch den Modulator 12 hindurch tretende Licht beugt.

Weil der akusto-optische Modulator 12 so ausgelegt ist, daß nur eine Brillouin-Streuung auftritt, wird nur gebeugtes Licht nullter und erster Ordnung an dem Ausgang des akusto-optischen Modulators 12 erzeugt. Das modulierte Lichtsignal, das von dem akusto- optischen Modulator 12 an dessen Ausgang abgegeben wird, wird dann durch den Photodetektor 17 erfaßt.

Räumlich zwischen dem akusto-optischen Modulator 12 und dem Photodetektor 17 ist ein Strahlteiler 32 angeordnet, der einen Teil des modulierten Lichtsignals über das optische System 31 zu dem Aufzeichnungsmedium 30 ablenkt und dadurch das Informationssignal S₁ an das Aufzeichnungsmedium 30 liefert.

Ein Teil des gebeugten Lichts erster Ordnung, das durch den Strahlteiler 32 hindurchtritt, wird durch den Photo detektor 17 erfaßt und darin in ein elektrisches Signal um gesetzt, das durch den Vorverstärker 18 verstärkt und dann der Spitzenwert-Halteschaltung 19 zugeführt wird. Es sei angemerkt, daß ein derartiges elektrisches Signal, das dem Photodetektor 17 zugeführt wird, die gleiche Wellenform wie das Informationssignal S₁ hat und daher einen hohen Pegel in Übereinstimmung mit dem Zustand EIN sowie einen niedrigen Pegel in Übereinstimmung mit dem AUS-Zustand aufweist.

Wie gezeigt, kann die Spitzenwert-Halteschaltung 19 bei spielsweise aus einer Diode 19a, Kondensatoren 19b und 19c, Schaltern 19d und 19e, einem Inverter 19f und einem Operations verstärker 19g bestehen. In einem derartigen Ausführungsbeispiel wird das elektrische Signal, das durch die Diode 19a gleichgerichtet wird, in eine Gleichspannung umgesetzt, d. h., daß die Spitzenwert-Halteschaltung 19 im wesentlichen das elektrische Signal bei seinem Spitzenwert durch Auffüllen jedes Wellentals, d. h. die AUS-Zustände, die durch das Signal durch Entladen der Kondensatoren 19b und 19c erzeugt werden, und durch Liefern des modifizierten elektrischen Signals an einen nichtinvertierenden Eingang des Operations verstärkers 19g hält. Der Ausgang des Operationsverstärkers 19g und dessen invertierender Eingang sind zusammengeschaltet, um eine Rückkopplungsschleife zu bilden. Zusätzlich ist eine Verzögerungsschaltung 40 zwischen die Informations signalquelle 13, den Schalter 19d und den Schalter 19e (über den Inverter 19f) geschaltet, um sicherzustellen, daß sich das Informationssignal S₁ und der Zeitpunkt, zu welchem die Spitzenwert-Halteschaltung 19 das Signal aus dem Vorverstärker 18 hält oder sammelt, miteinander in Synchro nismus befinden.

Der Spitzenwert des gleichgerichteten elektrischen Signals, das in eine Gleichspannung in der Spitzenwert-Halteschaltung 19 umgesetzt worden ist, wird dann durch den Komparator 20 mit einem Referenzsignal, das durch die veränderbare Referenzspannungsquelle 21 bereitgestellt wird, verglichen. Der Komparator 20 kann beispielsweise aus Widerständen 20a, 20b, 20c und 20d sowie einem Komparatorbaustein 20e be stehen. Wie gezeigt, dienen die Widerstände 20a und 20b als Spannungsteiler, wobei die Spannung über dem Widerstand 20b an den nichtinvertierenden Eingang des Komparatorbausteins 20e gelegt wird. Das Gleichspannungssignal, das von der Spitzenwert-Halteschaltung 19 geliefert wird, wird dem in vertierenden Eingang des Komparatorbausteins 20e über den Widerstand 20c zugeführt. Der Widerstand 20d wird als eine Rückkopplungsschleife zwischen dem Ausgang des Komparatorbausteins 20e und dessen invertierenden Eingang benutzt. Das Ausgangssignal, das von dem Komparatorbaustein 20e erzeugt wird, repräsentiert ein Fehlersignal korrespondierend mit der Differenz zwischen dem Referenzsignal und der Gleichspannung aus der Spitzenwert-Halteschaltung 19.

Die Schleifengewinn-Steuerschaltung 22 kann, wie dies in Fig. 1 gezeigt ist, ein typisches Gewinnsteuermittel, das aus dem Stand der Technik bekannt ist, sein. In ihm wird das Fehlersignal, das von dem Komparator 20 erzeugt wird, einem nichtinvertierenden Eingang eines Operationsverstärkers 22a über einen Widerstand 22b zugeführt. Das invertierende "Eingang-zu-Erde-Potential" wird durch eine Spannung über einem Widerstand 22c aufgebaut. Eine Rückkopplungs schleife, die zwischen dem invertierenden Eingang und dem Ausgang des Operationsverstärkers 22a angeordnet ist, besteht aus einer Parallelschaltung eines Widerstandes 22d und eines Kondensators 22e.

Wie gezeigt, kann die Phasenkompensationsschaltung 23 ein typischer Verstärker sein, der aus dem Stand der Technik bekannt ist und aus einem Transistor 23a, einer Diode 23b, Widerständen 23c, 23d und 23e sowie aus einem Spannungs versorgungsanschluß Vcc besteht. Das Fehlersignal, das durch den Ausgang der Schleifengewinn-Steuerschaltung 22 geliefert wird, wird über den Widerstand 23c an die Basis des Transistors 23a gelegt. Das Ausgangssignal der Phasenkompen sationsschaltung 23 wird über dem Widerstand 23d gewonnen und dem Amplitudenmodulator 24 über den Widerstand 23e zugeführt.

Auf diese Weise wird das Fehlersignal aus dem Komparator 20 über die Schleifengewinn-Steuerschaltung 22 und die Phasen kompensationsschaltung 23 an den Amplitudenmodulator 24 geliefert, wodurch das hochfrequente Signal, das aus dem Hochfrequenzoszillator 15 gewonnen wird, in seiner Amplitude in Übereinstimmung mit dem Fehlersignal derart verändert wird, daß der Spitzenwert des elektrischen Signals, das von dem Vorverstärker 18 bereitgestellt wird, im wesentlichen koinzident mit dem des Pegels des Referenzsignals aus der veränderbaren Referenzspannungsquelle 21 ist. Weil als das Referenzsignal auf einen Pegel eingestellt ist, der mit der linearen Geschwindigkeit des Aufzeichnungsmediums und der Empfindlichkeit des Aufzeichnungsmaterials korrespondiert, wie dies zuvor beschrieben worden ist, zeigt jedes Fehlersignal, das durch den Komparator 20 erzeugt wird, die notwendige Einstellung der Lichtintensität an, die erforderlich ist und die sich auf die Laserlichtabgabe durch den Amplitudenmodulator 24 auswirken muß.

Es sei ebenfalls angemerkt, daß durch Verbreiterung des Hochfrequenzbandes des Photodetektors 17, des Vorverstärkers 18, der Spitzenwert-Halteschaltung 29, des Komparators 20, der Schleifengewinn-Steuerschaltung 22 und der Phasen kompensationsschaltung 23 die vorliegende Erfindung ermöglicht, Geräuschspannungen, nämlich Welligkeitssignale, die durch die Stromversorgungsquelle verursacht werden und Hochfrequenzgeräusche, die dem Helium-Kadmium-Laser innewohnen, zu vermindern.

Wenn das Informationssignal, das aufzuzeichnen ist, ein Tastverhältnis von 50% hat, kann die Lichtintensität durch den mittleren Pegel des gebeugten Lichts erster Ordnung ge steuert werden. Wenn das Tastverhältnis des Informationssignals indessen nicht 50% beträgt, d. h., daß die AUS- und EIN-Perioden nicht symmetrisch sind, ist die vorliegende Erfindung sehr hilfreich und bietet eine verbesserte Aufnahme genauigkeit.

Daher kann die vorliegende Erfindung im Gegensatz zum Stand der Technik einen Helium-Kadmium-Laser als die Laserlichtquelle 11 benutzen, während die Notwendigkeit für optische Filter und zwei kostspielige elektro-optische Lichtmodulatoren entfällt. Des weiteren sieht die vorliegende Erfindung eine Signalmodulation vor, benutzt einen einzigen, nicht kost spieligen akusto-optischen Modulator 12, steuert die Intensität des Lichtsignals, das auf das Aufzeichnungsmedium einwirkt, und reduziert den Anstiegspegel, der beispielsweise durch eine Stromversorgungsquelle oder die Laserlichtquelle 11 erzeugt wird.

Des weiteren sollte, obwohl bei dem Ausführungsbeispiel für die vorliegende Erfindung, wie sie zuvor offenbart worden ist, der Amplitudenmodulator 24 zwischen den Signal-Modulator 14 und den Hochfrequenzoszillator 15 geschaltet hat, angemerkt werden, daß der Amplitudenmodulator 24 zwischen den akusto-optischen Modulator 12 und den Signal- Modulator 14 geschaltet werden kann.

Zusätzlich kann die vorliegende Erfindung derart modifiziert werden, daß zwei akusto-optische Lichtmodulatoren derart benutzt werden, daß der eine die Lichtintensität steuert und Rauschen, welches von der Laserlichtquelle 11 abgegeben werden, reduziert, während der andere die Si gnalmodulation vornimmt.

Des weiteren ist die vorliegende Erfindung, obwohl ein bevor zugtes Ausführungsbeispiel ein Photoresist-Aufzeichnungsmaterial und eine Helium-Kadmium-Laserlichtquelle vorsieht, nicht auf ein derartiges Aufzeichnungsmaterial und eine derartige Lichtquelle beschränkt.

Claims

1. Licht-Modulationseinrichtung für ein Aufzeichnungsgerät zum Aufzeichnen eines Informationssignals auf einem Aufzeichnungsmedium (30),

- mit einer Lichtquelle (11),
- mit einem akusto-optischen Modulator (12), bestehend aus einem Wandler (12a) zur Erzeugung eines akustischen Signals nach Maßgabe eines ersten elektrischen Signals (S₃) und einer Licht-Beugungseinrichtung (12b) zum Modulieren des von der Lichtquelle (11) emittierten Lichtstrahls in Abhängigkeit von dem akustischen Signal und damit zur Erzeugung einer auf das Aufzeichnungsmedium (30) einwirkenden modulierten Lichtemission,
- mit einer Quelle (13) zur Lieferung eines Informationssignals (S₁),
- mit einem Oszillator (15) zur Erzeugung eines hochfrequenten Trägersignals (S₂),
- sowie mit einem Signal-Modulator (14) zum Modulieren des hochfrequenten Trägersignals (S₂) mit dem Informationssignal (S₁) und zur Erzeugung des dem Wandler (12a) zuzuführenden ersten elektrischen Signals (S₃),

gekennzeichnet durch

- einen Detektor (17) zur kontinuierlichen Erfassung eines Teils der modulierten Lichtemission und zur Erzeugung eines entsprechenden zweiten elektrischen Signals,
- eine mit dem Detektor (17) verbundene Spitzenwert-Halte schaltung (19), die durch das Informationssignal (S₁) in der Weise betätigbar ist, daß sie ein Signalwert hält, der im wesentlichen dem Spitzenwert des von dem Detektor (17) gelieferten zweiten elektrischen Signals entspricht,
- einen Komparator (20) zum Vergleichen des Spitzenwerts des zweiten elektrischen Signals mit einem vorgegebenen Referenzsignal und zur Erzeugung eines der Abweichung zwischen diesen beiden Signalen entsprechenden Fehlersignals, und
- einen Amplituden-Modulator (24) zur Steuerung der Amplitude des hochfrequenten Trägersignals (S₂) nach Maßgabe des Fehlersignals,
- wobei der akusto-optische Modulator (12) einen Wandler (12c) zum Absorbieren der Energie des akustischen Signals und zum Vernichten der Energie in Form von Wärme aufweist, oder/und
- wobei eine veränderbare Referenzspannungsquelle (21) vor gesehen ist, die das Referenzsignal erzeugt, und die zum Kompensieren von Veränderungen in der Empfindlichkeits-Charakteristik des Aufzeichnungsmediums (30) und der lienaren Geschwindigkeit des modulierten Lichtsignals in bezug auf das Aufzeichnungsmedium (30) veränderbar ist.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch ge kennzeichnet, daß die Lichtquelle (11) eine kohärente Lichtquelle ist.

3. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch ge kennzeichnet, daß die kohärente Lichtquelle (11) ein Laser ist.

4. Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch ge kennzeichnet, daß der Laser (11) ein Helium-Kadmium- Laser ist.

5. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch ge kennzeichnet, daß der akusto-optische Modulator (12) ein gebrochenes, kohärentes Lichtsignal erzeugt.

6. Einrichtung nach Anspruch 5, dadurch ge kennzeichnet, daß der akusto-optische Modulator (12) im wesentlichen eine Brillouin-Streuung des gebrochenen, kohärenten Lichtsignals bewirkt.

7. Einrichtung nach Anspruch 6, dadurch ge kennzeichnet, daß auf das Aufzeichnungsmedium (30) ein gebrochenes, kohärentes Lichtsignal erster Ordnung einwirkt und durch den Detektor (17) erfaßt wird.

8. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Informationssignal (S₁) und das zweite elektrische Signal binär kodiert sind.

9. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Trägersignal (S₂) eine Frequenz von zumindest annähernd 80 MHz hat.

10. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der akusto- optische Modulator (12) einen Wandler aufweist, der das erste elektrische Signal (S₃) in ein akustisches Signal umsetzt, und daß eine Lichtbeugungseinrichtung (12b) vor gesehen ist, deren Brechungsindex in Abhängigkeit von dem Druck des akustischen Signals zur Herstellung eines Lichtbeugungs gitters mit einer Teilung, die mit der Wellenlänge des akustischen Signals korrespondiert, derart verändert wird, daß das Lichtsignal bei seinem Hindurchtritt durch die Lichtbeugungs einrichtung (12b) gebrochen wird.

11. Einrichtung nach Anspruch 10, dadurch ge kennzeichnet, daß der zweite Wandler ein Ultraschall- Signal erzeugt.

12. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das erste elektrische Signal (S₃), das durch den Signal-Modulator (14) erzeugt wird, die Form eines Impulssignals aufweist.

13. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine Schleifengewinn-Steuerschaltung (22) zum Steuern der Verstärkung eines Fehlersignals vorgesehen ist.

14. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine Phasen kompensationsschaltung (23) vorgesehen ist, die zwischen den Komparator (20) und den Amplitudenmodulator (24) zum Kom pensieren einer beliebigen Phasendifferenz zwischen dem modulierten Lichtsignal und dem Informationssignal (S₁) geschaltet ist.

15. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein Vorverstärker (18) vorgesehen ist, der zwischen den Detektor (17) und eine Spitzenwert-Halteschaltung (19) zum Verstärken des zweiten elektrischen Signals geschaltet ist.

16. Einrichtung nach Anspruch 15, dadurch ge kennzeichnet, daß eine Verzögerungsschaltung (40) vorgesehen ist, die zwischen die Quelle (13) zur Lieferung des Informationssignals (S₁) und die Spitzenwert-Halteschaltung (19) geschaltet ist, wodurch ein Abtasten des Spitzenwertes mit dem Informationssignal (S₁) synchronisiert wird.

17. Einrichtung nach Anspruch 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, daß der Spitzenwert eine Gleichspannung ist.

18. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der akusto- optische Modulator (12) die Intensität des abgestrahlten Lichts moduliert.