DVD激光頭工藝原理大揭秘+11.0

DVD

ManufactureTechnologyDVD概略何謂DVD演進(jìn)英文稱呼中文稱呼過去DigitalVideoDisc數(shù)字視頻光盤現(xiàn)在DigitalVersatileDiscs數(shù)字通用光盤過去現(xiàn)在下一代CD(compactdisc)

RedlightDVDBluelightDVDCD/DVD/BluelightDVDComparisonDISCOpticalPickUp道間距最短訊息坑容量波長數(shù)字孔徑CD1.6mm0.8mm650MB780nm0.45DVD0.74mm0.4mm4.7GB635/650nm0.6藍(lán)光DVD0.3mm0.168mm22G405nm0.85CD光盤坑紋DVD光盤坑紋藍(lán)光DVD光盤坑紋DVDManufactureTechnologykeypointCorefunctionmodule

OpticalpickupMecha-deckServo&DecodeboardMaintechnologypointPartsmanufactureAndmeasurementModuleAssemblyandadjustmentModuletestSystemevaluationOpticalpickup外觀示例OB側(cè)面(PDIC所在)ObjectivelensACTcoverHolderlensSuspensionwireconnectorDampingholder側(cè)面(LD所在)PCBFPCOpticalpickup外觀示例OBandhalfmirror/fullmirror/collimator/LDHalfmirrorcollimatorFullmirrorOpticalbodyLaserdiodeGratingholderassy.opticalpickup基本原理(一)光電系統(tǒng)動態(tài)示意opticalpickup基本原理(三)讀出技術(shù)要點:聚焦到衍射極限的最小激光束.信息面的凹凸(pit/mirror)反射光的強弱不同.opticalpickup基本原理(四)主動式光電探測系統(tǒng):信號源LD過程要點DISCObjectivelenscollimatorLaserdiodePDIC(photodiode)Half-mirrorgratingLDlensDisc/pitdecoderPDICOutputequip.lensSignalmodulationLightsignalElectronicsignalaudio/videoDVD-ROMOPUschematic某公司DVD-ROMOPU完整的光路示意圖PDICＬＤ(laserdiode)（DVD：650nｍ）物鏡(objectivelens)（DVD／CD共用）ＣＰ鏡(couplinglens或collimator)（DVD／CD共用）光柵鏡GratinglensCD：（780ｎｍ）全反射（Ｒ）鏡reflectionmirror（DVD／CD共用）H棱鏡(PBS或dichroicmirror)光柵grating（DVD：650nｍ）検出（DT）鏡detectionlens（DVD／CD共用）半透明半反射鏡halfmirrorＬＤ(laserdiode)（CD:780nｍ）discACT的結(jié)構(gòu)示例Lensholderassy.由物鏡和AF線圈、TR線圈組成.通過經(jīng)由S導(dǎo)線向線圈通電、以及和磁氣回路的作用下依弗來明左手定律，朝AF(focus)方向和TR(tracking)方向動作。Lensholderassy.magnetActcoverDampingholderTR(tracking)AF(focus)Suspensionwireopticalpickup基本原理(二)LENSYOKEFocuscoilTRcoilMAGNETDISCverticaldeviationTrackingdirectionFocusdirectionFO/TRcoil和lens都固定在一個可活動的部件上﹐如果coil上通電流﹐受磁力作用﹐活動部就帶lens上下和左右運動(左圖示ACT,循跡時垂直紙面運動)。InneryokefocustrackMagneticdirectioncollimatorLightbeamACT工作原理圖示TRcoilActuatorprofileObjectivelensyokeInneryokemagnetFocuscoilTrackingcoilLaserrayInneryokeTrackingcoilFocuscoilyokeLens/coilholdercollimatordiscmagnetopticalpickup基本原理(五)Actuator的作用:驅(qū)動

lens作focusandtrackingTracking存在的主要原因:圖1(軌道的螺旋排列);圖2(軌道中心和轉(zhuǎn)心的偏離)Focus存在的原因:圖3各種原因造成的disc轉(zhuǎn)動過程信號面的上下振動DiscturningcentertrackTrackcenterDiscturningshaftLenstrackingdirectionACTACTLensfocusdirection圖1圖2圖3discPickup結(jié)構(gòu)動態(tài)演示圖OPU製造技術(shù)一般作業(yè)條件要求防塵防靜電.溫溼度控制.OPU產(chǎn)品製造關(guān)鍵點可分為:零件部品的來料品質(zhì)控制光電零件的組立Actuator的組立和測試產(chǎn)品光電系統(tǒng)的調(diào)整和評價.OPU製造技術(shù)OPU的基本零件結(jié)構(gòu)零件光電零件電/磁零件1OB(opticalbody)LD(laserdiode)Magnet2ACTplate(yoke)GratingCoil3LensholderHalf-mirrorFPC(flexibleprintedcircuit)4DamperholderFull-mirrorConnector5SuspensionwireCollimatorVR(variableresistant)6ACTcoverPDICOPU製造技術(shù)OPU的基本零件---objectivelens

一般為高分子樹脂材料壓注成型的non-sphericalsurfaceconvexlens.作用:聚焦光束圖3實際圖片profile圖3正面示意圖OPU製造技術(shù)OPU的基本零件---Collimator(準(zhǔn)直透鏡)﹐也有叫CP鏡的(couplinglens)高分子樹脂材料壓注成型的non-sphericalsurfaceconvexlens.作用:將發(fā)散的光束﹐準(zhǔn)直成平行光束正面示意圖profile圖3OPU製造技術(shù)OPU的基本零件Fullmirror圖1

reflector(反射鏡)﹐也有叫折光鏡的(foldingmirror)光學(xué)玻璃材料,加工成的長方體,反射面鍍反射膜.作用:反射/轉(zhuǎn)折光束half-mirror(半鏡﹐半透半反鏡)﹐也有叫beam-splitter圖2

光學(xué)玻璃材料,加工成的長方體,反射面鍍有半反射膜反射轉(zhuǎn)折和透射光束﹐甚至有時兼作像散元件圖1

fullmirror入射光反射光透射光圖2halfmirrorOPU製造技術(shù)OPU的基本零件grating(光柵)一般由由高分子樹脂通過注塑射出成型﹐也有用平板玻璃蝕刻加工而成作用:通過衍射﹐將一束光變成若干束衍射光﹐光頭中僅僅使用0級和+/-1級光。外觀多為圓餅形或長方體Grating表面的diffraction溝槽OnebeamgratingThreebeamormorelensThreespotSubspotSubspotMainspotOPU製造技術(shù)OPU的基本零件Laserdiode(簡稱LD,激光二極管﹐鐳射二極管﹐半導(dǎo)體激光器)?！雽?dǎo)體光電器件。Chip通常用MOCVD的方式生長。

…在OPU里作為光源。

…該部品易被靜電所劣化(所謂劣化﹐是指部品性能降低﹐甚至功能喪失)。。

MDANODELEADSUBMOUNTSTEM基準(zhǔn)面CAPCOVERGLASSLASERCHIP（ＬＤ）放熱器COMMONLEADLDANODELEAD光出力［ｍＷ］（power）自然発光域誘導(dǎo)発振域（激光発振）Ｉth

thresholdcurrent⊿Ｉ⊿Ｐ⊿Ｉ⊿Ｐ1IOPkinkMonitordiodeOPU製造技術(shù)OPU的基本零件PDIC(photodiodeIC.亦稱OEIC,opticalelectronicIC)。半導(dǎo)體光電器件。光電轉(zhuǎn)換器件﹐將光信號轉(zhuǎn)換成電信號。在OPU里作為接收器件。

透明窗口光敏面IC管腳光敏面OPU製造技術(shù)OPU的基本零件FPC(flexibleprintedcircuit)assy.connectorVRPDICOPU製造技術(shù)OPU的基本零件Lensholderanddampingholder/suspensionwireSuspensionwireDampingholdercoilLensholderlensOPU製造技術(shù)Actuator的組立要點Suspensionwire的有效長度Suspensionwire不得變形Dampingglue的量的大小組立後actuator的性能測量Fo/QoDCsensitivity/ACsensitivityFh(高頻振動頻率)ObjectivelensDynamictilt有時需測bode-plot,測量ACT的幅頻特性和相頻特性.Act測試設(shè)備是光頭製造的核心設(shè)備之一.OPU製造技術(shù)Fo/Qo.Fo:actuator最低共振頻率.Qo:共振鋭度.一般定義,

也稱半功率點fLfHf0幅度max幅度max/2OPU製造技術(shù)OPU的光電調(diào)整.使用專用的OPU調(diào)整機,是光頭製造中最核心的設(shè)備.PD-X/PD-Y調(diào)整PD-X/PD-Y:它的物理意義﹐表征的是光電接收器的光敏面對準(zhǔn)光軸的程度(alignment)。一般地定義﹕PD-X=[(A+C)-(B+D)]/(A+B+C+D)

PD-Y=[(A+D)-(B+C)]/(A+B+C+D)

ABDCOPU製造技術(shù)OPU的光電調(diào)整

TILT-R/TILT-T調(diào)整它表征的物理意義﹐就是OBLENS的光軸與系統(tǒng)的光軸的夾角。它主要調(diào)整的是laserspot在disc上的coma.tangentialradialTILTLensoptic-axisSystemoptic-axisOPU製造技術(shù)OPU的光電調(diào)整

Defocus調(diào)整:它表征的物理意義就是當(dāng)光電IC上輸出的聚焦誤差信號為零的時候﹐OBlens的焦點偏離DISC訊息面的量度。abdefocus從圖示知a/b兩種情況，在光電IC上的光照情形一樣。FE=(A+C)-(B+D)=0,defocus就表征焦點和光碟訊息面的偏離程度.vcFcsbiasatMinimumjitterV2V1FESOPU製造技術(shù)Defocusandjitter/defocuscurveOPU製造技術(shù)OPU的光電調(diào)整

EFphase調(diào)整:

當(dāng)opticalpickup使用threebeam的循跡誤差方式時,它表征的物理意義就是:主光點兩側(cè)的輔助光點在跨軌時,PDIC上對應(yīng)的E/F光敏區(qū)所產(chǎn)生的信號的相位差。E/F的相位差愈接近180度,循跡誤差信號的幅值愈大,循跡靈敏度愈高.EsignalFsignal圖1E/F利薩如波形,大約180+/-15度一光道E/F利薩如波形180度OPU製造技術(shù)OPU的光電調(diào)整

RF調(diào)整:它表征的就是光碟上訊息信號的大小。綜合考慮信噪比/激光頭的laserdiode的工作壽命/後續(xù)系統(tǒng)的放大工作情形,RF的幅值必須調(diào)節(jié)到一定範(fàn)圍內(nèi).RFp-pOPU製造技術(shù)OPU的評價.使用專用的光頭評價機.評價機也是光頭製造的核心設(shè)備之一光頭評價主要測試以下參數(shù)item1IOP2RFlevel3PD-X/PD-Y4Jitter5Defocus6FESlevel7TESlevel8FESbalance9TESbalance10Lens-tilt(tilt-R,tilt-T)11E/Fphase12ViewcharacterViewcharacter,

當(dāng)objectivelens在tracking方向,左右移動大約0.3mm時,pickupsignal

的變化.主要指:jitter/RF/TES/TEbalanceOPU製造技術(shù)Pickupparameter---jitter光頭的綜合評價參數(shù)它可以這樣來描述,表徵的是pickup輸出的RF信號對標(biāo)準(zhǔn)信號或者對標(biāo)準(zhǔn)時鐘在時間軸上的偏離。時間抖晃δ的物理意義就是jitter.它是光頭最重要的評價指標(biāo)。δδttActualRFsignalClocksignalOPU製造技術(shù)TE光點

track中央TE=0A+CB+DA+CA+CB+DB+D光點偏左光點正中光點偏右ABCDA+CB+DTE=?(A+C)

-

?(B+D)即﹕TE=PHASE(A+C)–PHASE(B+D)DVDTEsignal形成.DPD方式differentialphasedetectionmethodOPU製造技術(shù)E/FcrosstracksignalE=AESIN(wt)F=AFSIN(wt+π)TE=E-FSubspot(E)MainspotSubspot(F)radial0.8μEF

AE≠AF,meansTEbalance≠0Threebeamtrackingmethod

TrackingErrorsignal形成OPU製造技術(shù)FESfocuserrorsignalandFEbalance即FEbalanceFESOPU製造技術(shù)TES(trackingerrorsignal)andTEbalance即

TEbalanceTESMecha-deck製造技術(shù)Mecha-deck:承載和轉(zhuǎn)動disc和opticalpickup的工作平臺.如下圖:TTonspindlemotorshaftshaftPickupGeargroupchassisSledmotorrackgearSpindlemotorPCBholderMecha-deck製造技術(shù)Mecha-deck的基本零/組件(上頁所示圖面)Turningtable,簡稱TT,也有稱作platter.碟片轉(zhuǎn)檯.NO.ITEM1Chassis2Spindlemotorassy.(spindlemotor+turningtable)3Sledmotor4Geargroup5rack6Shaft7Pickupassy.8Holdershaft9PCBMecha-deck製造技術(shù)Mecha組立的keypoint(1)Spindlemotorcenter到mainshaft的距離和lenscenter到mainshaft的距離的差值要在一個小的公差範(fàn)圍內(nèi).

即

d1-

d2

<tolerance(about0.08mm)SpindleTTcentreLenscentred1SubshaftMainshaftd2Mecha-deck製造技術(shù)Mecha組立的keypoint(2)Pickup基準(zhǔn)平面到disc的距離(圖中H)要控制在一個公差範(fàn)圍內(nèi).TTPickupdatumHOpticalpickupObjectivelensdiscMecha-deck製造技術(shù)Mecha組立的keypoint(3)SpindlemotorTT面要和pickupdatum面平行.或者使pickup的RF信號jitter最小.方式一,通過調(diào)整spindlemotor使TT傾斜方式二,通過調(diào)整shaft的傾斜.是目前的通用的方式.TTPickupdatumplain由shaft構(gòu)成圖中mecha-deck就是通過調(diào)整三個holder