激光頭的原理與結構

(δω)MC≤λ/14
(δω) 2MC=(δω）2LD+(δω）2CL+(δω）2PBS+(δω）2QWP
+(δω）2MR+(δω）2OL+(δω）2DISK

下面具體DVD的數值帶入來(lái)試算一下。半導體激光二極管激光射出側有平面玻璃窗，此外由于半導體激光器自身的特點(diǎn)，不可克服的有非點(diǎn)間隔，比理想波面要差，普通(δω）LD約為0.013λ。棱鏡，反射鏡等平面光學(xué)部品比較容易的以波面收差0.01～0.015λ制造出來(lái)。但是準直透鏡和對物透鏡等非平面光學(xué)部品，波面收差要想抑制在0.03λ之內，比較困難，分別定為準直透鏡0.025λ和對物透鏡0.035λ，這樣根據式（2）得出全體(δω)MC的波面收差為0.0694λ，滿(mǎn)足要求。即使對物透鏡的波面收差被抑制在0.035以下，如果準直透鏡的波面收差大于0.025，那樣被聚焦光束的直徑就會(huì )變大，從信息面讀出數據錯誤頻度就會(huì )變高。由于以上的理由，準直透鏡的波面收差必須小于0.025，但球面單透鏡要想達到這個(gè)值非常困難，一般采用球面玻璃組合透鏡。
從DVD光頭的對物透鏡射出的激光光束，需要一直跟蹤光盤(pán)信息面上的軌道間距為0.74μm，最短凹坑長(cháng)為0.4μm的軌跡，并正確讀出凹坑信息。光強為光束中心強度1/e2的位置的光束直徑被稱(chēng)為光束徑ω，激光波長(cháng)λ=650nm，對物透鏡的數值孔徑NA=0.6,
ω=k×（λ/NA）
當對物透鏡的入射光束的光強能量分布為均等分布時(shí)，系數k是0.96，光強能量分布為高斯分布時(shí)為1.34。從上式可以看出，光束徑正比例于λ/NA，既要想提高光盤(pán)記錄密度，縮小光束徑，就需要使激光短波長(cháng)化，并且提高對物透鏡的NA。
還有對物透鏡的焦點(diǎn)深度△z正比例于λ/NA的平方，DVD焦點(diǎn)深度與CD相比變窄56%，焦點(diǎn)誤差的允許值變小。
△ z～λ/NA2
光盤(pán)的傾斜引起的象差也會(huì )增加。對于焦點(diǎn)誤差的允許值的減少，就需要提高焦點(diǎn)控制精度，DVD為了減少光盤(pán)的傾斜引起的收差，光盤(pán)的厚度減為CD的一半0.6mm。
2.2.成像光學(xué)系
2.2.1.激光二極管
一般LD發(fā)出的光為與PN結合面平行的線(xiàn)性偏振光，但短波長(cháng)的LD中大多發(fā)出與PN結合面垂直的線(xiàn)性偏振光，DVD要求LD在光盤(pán)面上的能量為0.3mW左右，這就需要LD發(fā)出的激光能量是3～5mW。
2.2.2.LD的射出角特性和準直透鏡
LD射出的激光是發(fā)散光，從發(fā)光點(diǎn)離開(kāi)一段觀(guān)測到的光束斷面強度分布，被稱(chēng)為遠視野象FFP(far field pattern)，FFP垂直結合面方向寬，平行結合面方向窄，象下面圖示的一樣，是縱長(cháng)的橢圓形。

LD垂直結合面的放射角和平行結合面的放射角分別是θ⊥，θ∥。根據LD的放射角和對物透鏡對光束強度的分布要求，確定準直透鏡的焦點(diǎn)距離。
2.2.3.LD的噪音特性和高頻疊加
LD有單模發(fā)光和多模發(fā)光兩種激光發(fā)振方式。單模發(fā)光的最大問(wèn)題是從光盤(pán)反射回來(lái)的光進(jìn)入激光共振器，形成干涉，成為噪音，影響SN,為了消除噪音，需要對驅動(dòng)電流進(jìn)行高頻疊加。而多模的LD抗干擾能力強，不需要高頻疊加。
2.2.4.偏光分光棱鏡和1/4波長(cháng)板的作用
激光二極管射出的發(fā)散P線(xiàn)性偏振激光通過(guò)準直透鏡，成為平行光，無(wú)反射折射的通過(guò)PBS,.再通過(guò)1/4波長(cháng)片時(shí)，偏振方向旋轉45度，變?yōu)閳A偏光，這束平行的圓偏光被對物透鏡聚焦到光盤(pán)的信息面，攜帶信息再反射回來(lái)，通過(guò)1/4波長(cháng)片時(shí)，再一次偏振方向被旋轉45度，成為S線(xiàn)性偏振光，在偏光分光棱鏡PBS處被反射到誤差檢出系和信號系，使入射光和帶有信號的反射光分離。
2.2.5.對物透鏡
DVD光頭要求對物透鏡一定要象差小，特性?xún)?yōu)良，能夠把光束聚焦到回折界限，也就是能夠補正各種收差，使點(diǎn)象的大小完全由回折界限來(lái)決定。一般使用非球面光學(xué)樹(shù)脂透鏡。
2.3誤差檢出