DVD光学头结构方案的分析和比较

核心提示： 图6 双焦物镜读DVD和CD光盘表面反射光束行进方向，这种方案通过全息光学器件（HOE）的衍射来改变读出物镜的有效数值孔径，DVD光学头结构方案的分析和比较(4)，从而减小象差，得到满意的读出光斑，这样，激光头的向下兼容的结构设计将会一直存在并不断追求结构简单，这种方案光路比较简单，但对

图6 双焦物镜读DVD和CD

光盘表面反射光束行进方向，这种方案通过全息光学器件（HOE）的衍射来改变读出物镜的有效数值孔径，从而减小象差，得到满意的读出光斑。这种方案光路比较简单，但对物镜的设计及加工提出了较高的要求。

总的来说，这种方案使得光学头，特别是物镜结构变得复杂，同时降低了读片精度，但降低了成本，由于没有机械传动，也不会产生机械故障，还提高了认盘速度。但同样存在着对CD－R的读取问题，特别是采用此方案的第一代和部分第二代DVD不支持CD－R。这是松下率先采用的，并在技术上不断提高（如对CD－R盘片的读取等问题），现在依靠其低成本和认盘的快速性的优势，也是目前使用最广泛的。

3.4 液晶光阑系统

图7. 液晶光阑示意图

这种系统是在一个激光头内安装二个不同的激光发生器，分别产生650nm、780nm波长的激光信号，使用一组液晶光阑物镜分别读取DVD、CD。

这种液晶光阑方案如图8所示，它采用635nm和780nm两种波长的半导体激光器，物镜NA为0.6，利用液晶光阑改变实际读出信号时物镜的有效数值孔径。例如：在读DVD信号时，液晶平板（LCP）上不加载电压，因此偏振光通过LCP后偏振方向将旋转90゜，全部激光束将通过PBS，物镜的有效NA是0.6。而读取CD信号时，LCP上加载电压，使得入射激光的中间部分在通过LCP后仍旧旋转90゜，而旁轴部分则不旋转，使得这部分光线被PBS反射，而只有中间的光线才能进入物镜，此时，选用780nm激光器，且读出物镜的有效NA是0.35，能够有效的读出CD信号。

这是一种较新的技术，它依靠两个激光器和一个液晶光阑实现读取以635nm和NA=0.6读取DVD并且以780nm和NA=0.4读取CD。这样实现了高的读取质量，并提高了认盘速度。

图8. 液晶光阑系统的示意图

4. 总结

DVD光学头结构设计是一个非常活跃的领域，除了以上几种已经实用的结构。许多光存储的公司和研究单位都对此进行了研究，并提出了许多方案。其中，比较有代表性的是有清华大学光盘国家工程研究中心的徐端颐教授、张意博士等提出的运用液晶器件的旋光效应实现的DVD/CD光学头结构。此种结构巧妙的运用了旋光效应实现了NA的转换，其精度和可靠性上均优于现有的设计方案。此方案已申请了发明专利。其详细内容请参看文献[1]。

由于在光存储中为实现更高的记录密度，将会进一步降低波长和加大数值孔径。如现在正在研究中的HD－DVD就是以蓝光激光为记录波长。这样，激光头的向下兼容的结构设计将会一直存在并不断追求结构简单，器件设计、加工容易和高的精度、可靠性及读取速度。