專利名稱：讀取和/或寫入光記錄介質的設備的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及從光記錄介質讀取和/或寫入光記錄介質的裝置，該裝置使用不同波長的掃描光束，該掃描光束沿公共光軸移動，掃描該記錄介質并且由單個光檢測器進行檢測。尤其是，該裝置具有用于重放和記錄可重寫光盤上的數(shù)據(jù)的光掃描器。
背景技術：
能夠重放并且寫入到數(shù)字多用途盤(DVD)和壓縮盤(CD)的光掃描器需要兩個不同的激光波長。為此，為CD兼容的DVD播放器和記錄器配備兩個不同的激光二極管。由于額外需要的光學部件這種分離結構導致了經(jīng)濟造價的增高。最近，已有一種所謂的雙激光二極管作為減小所需部件數(shù)目的一種辦法。這包括橫向分離地安裝在公共激光機架上的不同波長的兩個激光二極管。
這兩個光源的橫向分離導致了經(jīng)掃描器的光學系統(tǒng)的射線在光盤信息攜帶(information-carrying)層中的兩個相互分離的光點上成像。這意味著兩個橫向分離的焦距又繼而在其中對從光盤反射的光線成像的檢測器的平面上生成。這樣，用于兩種波長的一個公共檢測器的所期望使用是不可能。
US-A-6,043,911公開了使用具有兩個波長的掃描光束的裝置，該光束由光束組合部件進行組合以沿著公共光軸傳播。該已知裝置具有以下缺點包括棱鏡和全息照相組合的光束組合部件生產費用高。并且，全息照相不能最佳地與產生不同波長的光源的不同特性相匹配，這會導致多多少少的嚴重的干擾。

發(fā)明內容
本發(fā)明的一個目的是提供一種改進裝置。該目的通過在權利要求中指定的手段實現(xiàn)。
根據(jù)本發(fā)明，光束組合部件此時為衍射光柵。其優(yōu)點為可以計算其特性，從而該特性能夠最佳地與光源，尤其是激光二極管的特性相匹配。該衍射光柵的特性在這種情況下最好用在下文中指定的計算方法之一進行計算。信息層為記錄介質上的信息攜帶層，該記錄介質可以是，例如，比如CD、DVD的光盤，或者是或僅能從其讀取、僅能向其寫入，或既能夠從其讀取又能夠向其寫入的一些其它光記錄介質。
衍射光柵最好具有帶刻痕剖面或與刻痕剖面相似的剖面的光柵線。在刻痕剖面的情況下，光柵線不具有正方形交叉部分，而基本上為傾斜連續(xù)交叉部分。從而剖面為，例如，鋸齒形剖面。使用刻痕剖面的一個優(yōu)點是最佳地利用了衍射效率并且盡可能大的光強從每個光源耦合到組合光束的路徑上。這從而導致了最小可能的光損失。
根據(jù)本發(fā)明，為光柵線提供階梯狀剖面。該類似刻痕剖面的優(yōu)點為能夠省力地生產出來但卻具有實際上與純刻痕剖面一樣好的特性。
衍射光柵的光柵線最好為直的或平行的，由于它們能夠容易地生產出來，故是具有優(yōu)勢的。在許多種情況下，這提供了足夠好的質量，尤其是如果衍射光柵以平行光束進行安排時。如果衍射光柵以發(fā)散或會聚光束進行安排，光柵線最好設計成彎曲的。如此的優(yōu)點為，因為光柵線之間的距離從而依位置而不同，依位置而不同的衍射要求在非平行的光束中得到滿足，并且校正了偏差。
既使使用彎曲光柵線，至少一個光柵線最好為直的。如此的優(yōu)點為，從直線光柵線開始光柵線的曲度尤其容易地得以確定。該光柵線和光軸間的距離最好對應于光源之一和光軸間的距離的一半。
本發(fā)明提供的衍射光柵最優(yōu)化到兩個波長各自的一階(first-order)衍射。尤其是是當使用波長組合650nm，780nm時，在每種情況下相對于光柵結構的效率和簡單性使用一階衍射都是最優(yōu)的。用于其它波長組合的其它衍射階的組合也是值得的。這也包括不僅零階而且第二或更高階。
在最簡單的情況下，產生不同波長光的激光二級管安排成使其產生的掃描光束相互平行并且平行于光軸。本發(fā)明提供的兩個激光二極管都安排成傾斜于光軸。如此的優(yōu)點為，與衍射光柵相結合，這會導致盡可能軸對稱的光強剖面。
為此光柵也最好安排成相對于光軸旋轉。激光二極管和衍射光柵安排成旋轉的具有特別的優(yōu)點，從而使零階虛擬光源停留在光軸上。
根據(jù)本發(fā)明，進一步確定衍射光柵的方向使側面光點的方向確定為與光記錄介質上的信息軌道成直角。側面光點為最優(yōu)化衍射光柵的一個不同階的輔助光束的聚焦點。如果需要，可以特意計劃這些衍射階以確定具有合適光強的衍射光柵剖面。信息軌道為，例如，傳統(tǒng)光盤上延長信息標記的螺旋形或圓形軌道。根據(jù)本發(fā)明的衍射光柵的排列具有以下優(yōu)點使用已知的方法，側面光點可以用來檢測可能的盤傾斜或檢測掃描光點和軌道中心之間的任何差異。
根據(jù)本發(fā)明，激光二極管和衍射光柵集成到一個模塊中。這樣的優(yōu)點是，為了安裝該模塊可以作為已經(jīng)過質量控制的預先制造的部件進行運輸，比在安裝時所需集成和調試步驟更少。
衍射光柵優(yōu)選地安排來自在記錄介質的光束路徑上，但仍然位于光檢測器的上游前端。這樣的優(yōu)點為，光束組合僅在掃描光束的后向路徑發(fā)生。從而衍射光柵可以設計得更簡單，因為可能由其導致的任何誤差對余下的短光束路徑幾乎沒有影響。
在這種情況下，衍射光柵和檢測器部件也優(yōu)選地集成在一個模塊中。
最好將另一衍射光柵安排在光束路徑上。這樣會具有進一步產生用于，例如跟蹤的輔助光束的優(yōu)點。如果該另一衍射光柵為Ronchi光柵，那么其具有的優(yōu)點為僅為波長中的一個產生輔助光束。當要將另外的輔助光束，例如為了實施已知的三光束跟蹤方法，在任何情況下用于僅波長中的一個時，這是尤其有益的。
本發(fā)明提供的是在每種情況下僅操作兩個激光二極管中的一個以從記錄介質讀取，而同時操作兩個激光二極管以將信息記錄在記錄介質上。根據(jù)本發(fā)明的衍射光柵保證了兩個激光二極管的光點都疊加在光記錄介質上，從而由產生掃描光束的兩個激光二極管同時都有益地施加記錄或刪除數(shù)據(jù)所需的能量。在每種情況下僅需要一個掃描光束從記錄介質讀取。盡管這里使用相同的波長在本發(fā)明的范圍之內，最好為寫入或刪除提供不同的波長。
用于產生衍射光柵，尤其用于根據(jù)本發(fā)明的裝置的根據(jù)本發(fā)明的一種方法，是用于光柵結構和要定義的光柵線剖面，用于由此確定的并且要劃分為階梯狀剖面的相應高度剖面，以及用于要利用光刻技術和蝕刻處理轉換成空白的在該過程中產生的不同高度的區(qū)域。


本發(fā)明的進一步的優(yōu)點和改進包含在下面對實施例的說明中。附圖中圖1顯示了使用兩個激光二極管的光束路徑；圖2顯示了利用Wollaston棱鏡的光束組合；圖3顯示了利用衍射光柵的光束組合；圖4顯示了衍射光柵的線剖面；圖5顯示了使用衍射光柵的光束路徑；圖6顯示了根據(jù)本發(fā)明的衍射光柵的線結構；圖7顯示了安排得相對于光軸有偏移的激光二極管的光束路徑；圖8顯示了具有發(fā)散光束衍射光柵的根據(jù)本發(fā)明的裝置；圖9顯示了具有平行光束衍射光柵的根據(jù)本發(fā)明的裝置；圖10顯示了具有校驗路徑衍射光柵的根據(jù)本發(fā)明的裝置；圖11顯示了計算的衍射效率的表格。
具體實施例方式
圖1顯示了用于從光記錄介質1讀取和/或寫入光記錄介質1的裝置的光掃描器3中的光束路徑，該光掃描器3具有兩個激光二極管LD1，LD2。所謂的雙激光二極管包括兩個單獨的激光二極管LD1，LD2的配置，二者集成在一個公共機架2中。對于在用于從光記錄介質1讀取和寫入光記錄介質1的光掃描器3的領域中的應用，第一激光二極管LD1在第一波長λ1＝650nm發(fā)光，并且第二激光二極管LD2在第二波長λ2＝780nm發(fā)光。第二波長λ2的射線用于讀取和寫入較早的CD格式的所述情況，而第一波長λ1用于較新的DVD格式。作為不同盤格式的各種要求的結果，掃描器3的所有部件必須優(yōu)化到兩個波長λ1，λ2。從而，例如，準直透鏡4應該具有盡可能小的發(fā)散，并且物鏡5應該補償對CD和DVD而言不同的基底厚度sd1，sd2的球形像差。圖1(a)中的記錄介質1可選地用DVD的基底厚度sd1和用CD sd2的基底厚度指示。為簡潔起見，不同激光二極管LD1，LD2的光束路徑在獨立的圖，圖1(a)和圖1(b)中進行說明。諸如這樣的裝置存在下面問題原理上，光掃描器3為光存儲盤1上的激光源LD1，LD2的衍射限制成像(diffraction-limitedimage)。在雙激光二極管的情況下，兩個激光源LD1，LD2在安裝機架2中橫向分離。它們產生沿掃描器3的光軸9移動的兩個掃描光束AS1，AS2。它們經(jīng)過光束分離器16，并且由包括準直透鏡4和物鏡5的光學系統(tǒng)投射到光盤1的信息攜帶層6上的兩個相互分離的光點SP1，SP2上。這兩個光點SP1，SP2可以繼而被當作光源，它們經(jīng)物鏡5和圓柱透鏡7投射到檢測器8的平面上。在圖1c中檢測器8被說明為傾斜90°并且在所說明的情況下，具有分別發(fā)射電子信號A1，B1，C1，D1的四個象限A，B，C，D。這些信號由評估單元10以已知的方式(這里將不進行詳述)轉換成一個或多個信息信號IS。由于圓柱透鏡7引入的散光的結果，檢測器平面上的兩個光點SP1，SP2的成像SB1，SB2不再是衍射限制的長度，而是精確依賴于圓柱透鏡7的聚焦長度的尺寸。因此在它們的成像SB1，SB2中不再保證兩個光點SP1，SP2的起初的分離。該問題將用數(shù)個例子進行說明兩個激光源LD1，LD2典型地相互橫向分離大約1d＝0.1mm。在檢測器平面上，有賴于圓柱透鏡7的聚焦長度，這導致同樣相互分離大約ld’＝0.1mm的成像SB1，SB2。通常選擇圓柱透鏡7本身從而在同樣具有直徑db為大約db＝0.1mm的檢測器8上同樣導致光點SP1，SP2的成像SB1，SB2。因此，實際上，可以找到每個都具有四個象限A，B，C，D的兩個互相移位的光點成像SB1，SB2，它們的間隔大約對應于它們的直徑db。一種可能的方案為使用由兩個都具有四個象限的光電二極管形成的檢測器模式。但是，由于在調整圓柱透鏡7期間檢測器8的平面上的兩個光點成像SB1，SB2間的距離會變化，故這種方案選擇在實際上實現(xiàn)起來比較昂貴。從而在光掃描器3的構造和調整期間不能保持檢測器模式預定的固定成像間隔。
允許使用具有四個象限的單個檢測器8的光學安排是令人滿意的。從而兩個光點成像SB1，SB2會匯聚在檢測器平面的同一個位置上。在原理上，區(qū)分用于實現(xiàn)該目的的兩個不同解決方案是可能的首先，盤1上的橫向位于同一個位置的兩個光點SP1，SP2的產生。這導致兩個光點成像SB1，SB2匯聚在檢測器平面上。其次，在盤1上橫向分離的光點SP1，SP2在檢測器平面上位于同一位置的成像。
對后一種情況，建議在檢測器的路徑上使用Wollaston棱鏡11的雙折射特性。這在圖2中進行說明。為簡單起見，該說明僅顯示了那些從記錄介質1沿檢測器8的方向后向射出的掃描光束AS1，AS2。當波長為λ1的掃描光束AS1作為普通光束射到Wollaston棱鏡11并且沒有折射地又離開它時，波長為λ2的掃描光束AS2作為特殊光束被折射。現(xiàn)在選擇這種安排從而使處于兩個波長λ1，λ2的成像SB1，SB2在同一個橫向位置到達檢測器8。選擇Wollaston棱鏡11用于光束組合會引入下面缺陷兩個波長的極化矢量必須相互成直角。這限制了兩個激光二極管LD1，LD2的可變方向確定的角度自由。在生產技術中兩個激光二極管LD1，LD2永遠不可能真正地在機架上相互垂直極化地排列。這使調整相當困難。作為光學掃描儀的位置相對于記錄介質1的函數(shù)，尤其是當使用四分之一波長相位片時，記錄介質1的基底的雙折射使極化方向旋轉，該四分之一波長相位板通常用于寫驅動但在此不作說明。
上述缺點使其很清楚，即，使用材料的依賴于極化的特性的光束組合是不令人滿意的。在下文中將說明允許基于上述兩種解決方案的不依賴于極化的光束組合的根據(jù)本發(fā)明的方法。
如圖3中所示的本發(fā)明的基本原理以相反的認識使用衍射光柵12的發(fā)散特性。而在光柵分光計的情況中，以固定入射角α射到光柵的多色射線根據(jù)下列光柵公式n*λ＝d*(sin(α)-sin(β)) (1)以不同的角度β以第n級的衍射階又離開它，在該種情況下處于不同波長λ1和λ2的射線以角度α1和α2到達衍射光柵12。選擇光柵周期d從而使其根據(jù)光柵公式導致相同的出射角度β1和β2。從而，對于β1＝β2＝0n1*λ1d-sin(α1)=0;n2*λ2d-sin(α2)=0,......(2)]]>其中n1和n2描述了用于光束組合的衍射階。這些從一開始就選擇為相互獨立。例如，可以選擇n1＝0和n2＝1，并且α1＝0，導致所需的光柵周期變成d=1λ2+sin(α2)......(3)]]>衍射階n1和n2的其它組合從公式(2)的相應解獲得。從兩個激光二極管發(fā)射出的波長為λ1和λ2的射線相對于普通的到表面的情況以角度α1和α2到達衍射光柵。該圖顯示了根據(jù)本發(fā)明射出角β選擇為對兩個波長為相同值。
圖4顯示了根據(jù)本發(fā)明衍射光柵12的線剖面的最優(yōu)化。在圖4(a)中刻痕剖面用于此目的，而在圖4(b)中階梯狀剖面用作刻痕剖面的近似。在這種情況下階梯狀剖面由4個高度階梯表示。選擇等距階梯h1、h2、h3從而平均而言使它們對應于圖4(a)中所示的刻痕角度θB。
根據(jù)本發(fā)明，通過額外地考慮衍射效率ε而適當?shù)剡x擇衍射階n1和n2。衍射效率ε確定波長為λ1和λ2的射出的激光的哪個分量可用于掃描器3的光學系統(tǒng)。原理上，衍射效率ε不僅依賴于衍射階n1、n2的選擇，而且嚴格依賴于衍射光柵12的結構因子，即依賴于單個光柵線13的剖面。圖4說明了光柵線13的這種剖面的例子。在圖4(a)中說明的非對稱形成的刻痕剖面，根據(jù)本發(fā)明，尤其適合于在一個唯一衍射階n中集中盡可能大的衍射光線比例。如果為其基底以衍射指數(shù)nr為特征的這種衍射光柵12愉好滿足了刻痕條件2π*xd=2πn*λ*(nr-1)*h(x)→h(x)=n*λd*xnr-1...(4)]]>則對于相應的階n得到衍射效率ε＝1，并且對于所有其它階，ε＝0。實際上，從圖4(a)公式(4)可以證明對于兩個波長λ1和λ2不能同時滿足刻痕條件。衍射效率ε由下式給出ε(n)＝|α(n)|2，(5)其中α(n)描述了復雜振幅衍射效率?？梢酝ㄟ^下式為不是特別小的光柵周期計算變量α(n)α(n)=1d∫0dexp(iφ(x))*exp(-i2πnxd)dx.....(6)]]>其中φ(x)描述了在點x到達光柵階梯的光束的相對相位。對于刻痕光柵φ(x)=2πnr-1n*λh(x)........(7)]]>其中h(x)表示光柵線13的高度剖面。圖4(a)中所示的刻痕角度的關系由下式給出
h(x)＝tan(θB)*x對于x∈
(8)如果在衍射階n1光柵剖面對波長λ1最優(yōu)化，則假設光柵基底的發(fā)散，即對于波長nr的變化忽略不計，對于階n2中的波長λ2這會導致ϵ(n2)=2-2*cos(2π*(n1*λ1λ2-n2))(2π)2*(n1*λ1λ2-n2)2.......(9)]]>已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，對于給定比率λ1/λ2＝0.833為了實現(xiàn)兩個波長的最大光光強，選擇衍射階為n1＝n2＝±1是尤其有益的。作為一例，圖11顯示了假設在第一階對于波長λ1＝650nm恰好滿足的刻痕條件的光柵剖面，對于各種衍射階n的衍射效率ε。該刻痕條件相應地抵觸于波長λ2＝780nm。但是，由于波長λ1和λ2的間相對小的差別，已證明對于λ2也可以實現(xiàn)大于90％的衍射效率ε。另外，圖11列出了隨光柵剖面導致的衍射效率，在該種情況下如在圖4(b)中描繪的和從四個離散的階梯形成的以四階梯剖面的形式。這種剖面可以通過光刻暴光和隨之的蝕刻處理比理想的刻痕剖面較容易地產生，理想的刻痕剖面需要機械地制造。在這種情況下選擇階梯高度h1、h2、h3及階梯的數(shù)目以實現(xiàn)盡可能近似于最優(yōu)化刻痕剖面。該剖面的在圖11中指示的衍射效率由公式(5)的數(shù)字評估確定。在這種情況下同樣地，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)可以對兩個波長λ1和λ2實現(xiàn)大于70％的光光強。
下面將說明光掃描器中對光束組合的特殊安排，尤其對于衍射階n1＝n2＝±1。
圖5顯示了根據(jù)本發(fā)明用于發(fā)散掃描光束AS1，AS2的光束組合的裝置的光束路徑。從兩個激光二極管LD1和LD2以發(fā)散形式發(fā)出的射線在衍射光柵12處衍射后沒有偏移，并且就象兩個波長從同一點，虛擬光源VS發(fā)出的一樣進行傳播。在這種情況下兩個激光二極管LD1和LDW被視作光源。在衍射光柵12處衍射后，從兩個光源LD1和LD2發(fā)出的射線就象從同一光源，所謂的虛擬光源VS發(fā)出的一樣傳播。對于虛擬光源VS，兩個實際光源LD1，LD2分別位于橫向坐標點(0，y1)(0，y2)。衍射光柵12位于縱向距離Z0。到達衍射光柵12，即坐標點(Z0，0)的光束在衍射后集中地沿光軸9移動，并且對于兩個光束AS1，AS2的出射角度β都為0。一方面入射角α1和α2可以從下面的幾何安排確定y1＝Z0*tan(α1)；y2＝Z0*tan(α2) (10)另一方面，它們必須滿足光柵公式(1)，對于β＝0，從而這導致條件Δy=y2-y1=z0*(tan(arcsinλ2d)-tan(arcsinλ1d))≈z0d(λ2-λ1)......(11)]]>使進行到公式(11)的最后一步并且受下面限制λ1，2＜＜d。公式(11)對激光二極管LD1和激光二極管LD2間的給定距離Δy允許確定重組所需的光柵常數(shù)d和位置y1。例如，對Z0＝10mm和Δy＝0.1mm得到光柵常數(shù)d＝13μm和位置y1＝0.5mm。
如果使用了周期對應于公式(11)的簡單線性衍射光柵12，確保了兩個掃描光束AS1，AS2的組合，但是在記錄介質1的信息攜帶層6上沒有衍射限制光點SP1，SP2。這是由于在線性光柵上的發(fā)散光束AS1，AS2的衍射期間發(fā)生的偏差。為了防止該現(xiàn)象，根據(jù)本發(fā)明的衍射光柵12構造成比簡單衍射光柵復雜得多。
圖6顯示了帶有彎曲光柵線13的最優(yōu)化衍射光柵12的線結構。如其所示，一個光柵線13’沒有彎曲。該柵線分隔d在這種情況下作為坐標(x，y)的函數(shù)以笛卡爾形式由dx(x，y)和dy(x，y)進行描述。
如下文所述，為從激光二極管LD1發(fā)出的射線確定衍射光柵12的正確結構。對所有偏差的完美校正僅對兩個激光二極管LD1，LD2中的一個的波長λ1，λ2是可能的。如由數(shù)字模擬計算所示的從激光二極管LD2發(fā)出的射線的有限偏差是可忽略的。
從激光二極管LD1，即從點(0，y1)發(fā)出的并且在點(xa，ya)到達衍射光柵12的每個光束，都要被衍射，從而使合成的光束對應于在虛擬光源VS于點(0，0)處生成的光束并且沒有衍射地通過點(xa，ya)。這意味著衍射光束的出射方向等于虛擬光束的入射方向。為了正確描述彎曲光柵線13上的衍射，如圖6所示，光柵周期對每個光柵坐標(x，y)被分解成笛卡爾坐標dx和dy。入射角α以相應的方式劃分為它的分量αx和αy。
從而，對于從(0，y1)到距離Z0的(xa，ya)的光束αx(xa,ya)=arctan(xaZ02+(ya-y1)2)........(12)]]>αy(xa,ya)=arctan(ya-y1Z02+xa2)]]>從虛擬光源VS發(fā)出的虛擬光束控制標稱出射角β，該角度也以分量的形式進行表示。它等于虛擬光束的入射角，從而βx(xa,ya)=arctan(xaZ02+ya2).......(13)]]>βy(xa,ya)=arctan(yaZ02+xa2)]]>選擇光柵周期dx(xa，ya)和dy(xa，ya)從而對于第一衍射階在每個點(xa，ya)都滿足帶有上述計算角度αx、αy、βx、βy的光柵公式(1)。從而dx(xa,ya)=λ1sin(arctan(ya-y1Z02+xa2))-sin(arctan(yaZ02+xa2))....(14)]]>dy(xa,ya)=λ1sin(arctan(xaZ02+(ya-y1)2))-sin(arctan(xaZ02+ya2))]]>衍射光柵完全由公式14刻化并且可以劃分為單個光柵線13。根據(jù)本發(fā)明，位于Ya＝y(tǒng)1/2的光柵線13’是線結構的合適源點。在這種情況下，分母dx具有一個奇點，這意味著光柵線13’與x軸平行。可以通過相繼地加上dy計算所有其它光柵線13的剖面。在圖6中所示的衍射光柵12的結構在質量上對應于以這種方式計算的結構。
圖7顯示了安排相對于光軸9偏移的激光二極管LD1，LD2的光束路徑。在這種情況下光箭頭指示光強最大值的發(fā)射角度。通常安排兩個激光二極管LD1和LD2使得光強剖面的角度分配平行于Z軸。光強最大值間的橫向距離Δy(Z1)取決于激光二極管LD1，LD2間的距離y2(0)-y1(0)和傳播距離Z1-Z0。
至此的描述忽略了激光二極管的發(fā)射特性。激光二極管LD1和LD2被假設為其射線沒有特定角度分散的點光源。圖7顯示了光強最大值最終移動的方向，或者它們的橫向距離Δy(Z1)如何在縱向方向上增加。從而，對于該距離Δy(Z1)=y2(0)-y1(0)Z0*Z1........(15)]]>如果準直透鏡4位于Z1，則對于Z＞Z1距離Δy(Z1)保持為常數(shù)。作為一個數(shù)字例子，將再次假設y2-y1＝0.1mm，Z0＝10mm和Z1＝20mm。從而這導致發(fā)射最大值分離0.2mm。該值相比于大約3-4mm的物鏡5的典型口徑較小。實際上，這意味著光強最大值間的分離是不明顯的。相反，相對于示出的軸9’的最大發(fā)射的偏移是更重要的。該偏移y1(Z1)將假設大約為Δy(Z1)值的5倍。對于上述數(shù)字示例，這意味著相對于光軸9’光強最大值移動了大約1mm。因此該偏移為透鏡口徑的大約1/4，并且從而得以校正。根據(jù)本發(fā)明，如下進行該操作從衍射光柵12產生的波前對應于在虛擬源VS從發(fā)射點產生的球波。從而不需預先定義無效的衍射光柵12的步驟就可以沿點VS以任何期望的角度旋轉隨后的光學系統(tǒng)。從而組合光束AS1，AS2的特性也不會有變化，除非衍射光柵12的特性改變了。在一個角度有效地進行旋轉從而使激光二極管LD1的光強最大值位于隨后的系統(tǒng)的光軸9上。圖8顯示了相應最優(yōu)化的總體系統(tǒng)。
圖8顯示了具有發(fā)散光束的衍射光柵12光學掃描器8的總體結構。為了使兩個激光二極管LD1，LD2的光強最大值相對于衍射光柵12之后的光學系統(tǒng)的光軸9的偏移盡可能地小，構成激光二極管LD1，LD2的單元和衍射光柵2沿一個軸旋轉，該軸與圖的平面成直角并且通過虛擬源VS。最佳旋轉角度為兩個激光二極管LD1，LD2通過衍射光柵12后發(fā)射角度的平均值。
根據(jù)本發(fā)明，當使用相對小的距離Z0時，提供作為集成總體部件的模塊14，包括雙激光二極管LD1，LD2和衍射光柵12。選擇光學系統(tǒng)相對于衍射光柵12的定位方向，使衍射光柵12的其余衍射階導致與光盤1上的軌道成直角的光點。當使用此處沒有說明的另外的檢測器器件時，這些側面光點用于檢測光盤的半徑傾斜。作為一種選擇，顯示了另一個光柵14。這用于基于已知的三個光束跟蹤方法在CD盤的重現(xiàn)期間檢測任何跟蹤差錯。為此，其光柵線定向為與衍射光柵12的光柵線大約成直角，從而使盤1上的由另一個光柵15產生的側面光點沿軌道排列。由于從DVD盤讀取不需要另一個光柵15，本發(fā)明提供的這個光柵用于對于波長λ1不發(fā)生衍射的情況下。這是，例如，對于650nm Ronchi光柵Δφ＝π的情況。
校準后光束的光束組合比上述情況中的簡單。在這種情況下，如在圖9中所示的，首先從激光二極管LD1和LD2以發(fā)散形式發(fā)出的射線AS1，AS2通過適當?shù)拿闇释哥R4進行校準。由于激光二極管LD1和LD2的不同目標位置，包括波長λ1、λ2的校準光束具有不同的視角。這些由位于校準后光束中的根據(jù)本發(fā)明的衍射光柵12相互匹配。校準后光束從線性光柵的衍射不導致任何偏差，并且衍射光柵12以簡單衍射光柵的形式是有益的。為了對兩個波長λ1、λ2都實現(xiàn)最大光子收益，兩個激光視場都如已經(jīng)描述的分別以第一階被衍射?？紤]到校準光束的視角間的差Δα＝α2-α1設計光柵周期，從而2*tan(Δα2)=Δyfcoll→Δα=2*arctan(Δy2*fcoll)......(16)]]>其中fcoll描述了瞄準透鏡4的聚焦長度。在條件β＝0下，公式(2)用于唯一地定義光柵周期d和入射角α1d=λ1sin(α1)=λ2sin(α1+Δα)......(17)]]>數(shù)字示例對于瞄準器聚焦長度fcoll＝20mm和橫向距離Δy＝0.1mm，這導致Δα＝0.286°。使用公式(17)，角度和光柵周期可以分別定義為α1＝1.43°和d＝26μm。
圖10顯示了根據(jù)本發(fā)明的裝置的后向路徑中的光束組合。在這種情況下衍射光柵12安排在光學掃描器8的驗證路徑上。這種安排對應于圖2中說明的情況，其中根據(jù)本發(fā)明的衍射光柵12而不是Wollaston棱鏡11用于光束組合。在這種情況下，起初從兩個激光二極管LD1和LD2發(fā)出的射線不進行組合從而，如圖1所示，在光盤1的信息層6產生兩個橫向分離的光點SP1，SP2。在這種情況下衍射光柵12在后向路徑上滿足了兩個光點SP1，SP2都成像到檢測器平面上的相同位置SB1，SB2的邊界條件。衍射光柵12的結構在這種情況下為簡單線性光柵的形式，既使它位于非平行光束路徑上。此處由線性光柵的衍射導致的偏差可以忽略，與結合圖5-8所描述的結構相反。為了光子收益的原因，衍射光柵12再次在第一衍射階用于兩個波長λ1、λ2。由點畫線說明一種包含衍射光柵12和檢測器8的模塊14’，作為另一種選擇。
在下文中說明本發(fā)明的其它應用選項。對于光束組合的前兩種選項導致在光盤1上產生兩個重疊光點SB1，SB2。在光學掃描器8的正常操作期間，最好使用在光學數(shù)據(jù)存儲中為新的應用的根據(jù)本發(fā)明的方法、連續(xù)使用兩個波長λ1、λ2，即激光二極管LD1的波長λ1＝650nm用于DVD，和激光二極管LD2的波長λ2＝780nm用于CD。這包括，例如，所謂的兩個光子處理過程(two-photon processes)。該處理使用盤1上的存儲層6。該存儲層通過使用分子電子轉移寫入信息單元。在這種情況下，從ZA狀態(tài)到另一個ZB狀態(tài)的分子轉移經(jīng)中間層ZC進行。例如，激光二極管LD1發(fā)出的光用于激勵轉移ZA→ZC，而轉移ZC→ZB由從激光二極管LD2發(fā)出的射線激勵。相反地，僅用兩個激光二極管LD1，LD2中的一個讀取已寫入的信息。對該種兩個光子處理過程的使用將使在將來實現(xiàn)更好的數(shù)據(jù)可靠性成為可能。所謂的“預熱”過程被視為重疊光點SP1，SP2的另一個新應用。在這種情況下，例如，從激光二極管LD2發(fā)出的光保證了光盤上存儲層6的大塊區(qū)域被加熱，而僅通過激光二極管LD1的適當脈沖將信息寫入到存儲層6。這同樣地相對于刪除過程在更好的數(shù)據(jù)穩(wěn)定性方面比現(xiàn)有方法更具優(yōu)勢，并且可以實現(xiàn)更高性能的光強。例如，在帶有多個信息攜帶層6的光存儲盤1的情況下需要更高性能的光強。
本發(fā)明涉及用于形成從兩個激光二極管LD1，LD2發(fā)出的射線以便可以使用單個檢測器8的衍射方法。另一方面，指出了一種能夠在光盤1上實現(xiàn)兩個相互線性安排的焦點SP1，SP2以便可以使用單個檢測器8的辦法。另一方面，描述了一種用于將在光盤1上分離的光點SP1，SP2成像到公共檢測器8上的辦法。對Wollaston棱鏡11的使用具有如下缺點不能自由地選擇激光二極管LD1，LD2的極化。它不能使用在前向路徑上，并且橫向分離的光點SP1，SP2在盤1上產生。由于Wollaston棱鏡不能從塑料制造，故它們是比較昂貴的光學部件。根據(jù)本發(fā)明，對衍射光柵12的使用、能夠形成從兩個橫向分離的單色光源，在這種情況下為激光二極管LD1，LD2發(fā)出的射線，從而在經(jīng)過衍射光柵12后處于兩個波長λ1、λ2的光束具有公共軸9。這可以為光學掃描器8重放和記錄DVD和CD實現(xiàn)簡單的概念。光柵中衍射的發(fā)散特性用于射線的組合，并且第一衍射階n＝±1用于兩個波長λ1、λ2。一種偏差校正的復雜線結構被描述用于掃描器8的前向路徑。為了對兩個波長λ1、λ2都實現(xiàn)盡可能高的衍射效率，即為了實現(xiàn)低光損失，以離散形式的刻痕幾何結構用于衍射光柵12的階梯形狀。預熱記錄和兩個光子處理過程作為該方法的進一步可能的應用。
權利要求
1.一種用于讀取和/或寫入光記錄介質(1)的裝置，該記錄介質具有用于產生處于第一波長(λ1)的第一掃描光束(AS1)的第一激光二極管(LD1)和用于產生處于第二波長(λ2)的第二掃描光束(AS2)的第二激光二極管(LD2)，其中所述掃描光束(AS1，AS2)沿公共光軸(9)移動，掃描所述記錄介質(1)上的信息層(6)并且落在一個光檢測器(8)上以生成信息信號(IS)，其中光束組合部件被安排在所述光軸(9)的一個點上，其特征在于所述光束組合部件為一衍射光柵(12)，該衍射光柵對兩個波長(λ1，λ2)都最優(yōu)化到高于零階衍射。
2.如權利要求1所述的裝置，其特征在于所述衍射光柵(12)具有帶刻痕剖面或類似于刻痕剖面的光柵線(13)。
3.如權利要求2所述的裝置，其特征在于提供帶有階梯狀剖面(h1，h2，h3)的光柵線(13)。
4.如權利要求1至3之一所述的裝置，其特征在于所述衍射光柵(12)具有彎曲的光柵線(13)。
5.如權利要求4所述的裝置，其特征在于一個光柵線(13’)為直的。
6.如前所述權利要求之一所述的裝置，其特征在于所述衍射光柵(12)對兩個波長(λ1，λ2)都最優(yōu)化到一階衍射。
7.如前述權利要求之一所述的裝置，其特征在于所述第一激光二極管(LD1)和第二激光二極管(LD2)相對于所述光軸(9)傾斜安排。
8.如前述權利要求之一所述的裝置，其特征在于所述衍射光柵(12)相對于光軸(9)傾斜安排。
9.如前述權利要求之一所述的裝置，其特征在于所述衍射光柵(12)如下進行定位即，使得側面光點被定位成與所述光記錄介質(1)上的信息軌道成直角。
10.如前述權利要求之一所述的裝置，其特征在于所述第一激光二極管(LD1)，第二激光二極管(LD2)及所述衍射光柵(12)集成在一個模塊(14)中。
11.如權利要求1至6之一所述的裝置，其特征在于所述衍射光柵(12)安排在從所述記錄介質(1)發(fā)出的光束路徑中所述光檢測器(8)的上游。
12.如權利要求11所述的裝置，其特征在于所述衍射光柵(12)和所述光檢測器(8)集成在一個模塊(14’)中。
13.如前述權利要求之一所述的裝置，其特征在于另一個衍射光柵(15)，具體是Ronchi光柵安排在所述光束路徑上。
14.如前述權利要求之一所述的裝置，其特征在于同時操作兩個激光二極管(LD1，LD2)以在所述光記錄介質(1)上記錄信息，而在每種情況下僅操作兩個激光二極管(LD1，LD2)之一用于讀取。
15.一種用于產生衍射光柵(12)，尤其用于如前所述權利要求之一所述的裝置的方法，其特征在于定義光柵結構和光柵線剖面(h1，h2，h3)，將對應的高度剖面劃分為等高度的表面，以及通過光刻技術和蝕刻處理將等高度的表面轉換為空白。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于讀取和/或寫入光記錄介質1的裝置，該記錄介質具有用于產生處于第一波長λ
文檔編號G11B7/135GK1436348SQ01810630
公開日2003年8月13日 申請日期2001年5月29日 優(yōu)先權日2000年5月30日
發(fā)明者索倫·達姆巴赫, 哈馬特·里克特 申請人:湯姆森特許公司