光資訊儲存系統之微細讀寫機構與控制技術研究

Abstract

光資訊儲存系統已逐漸成為大量數位資料存取之重要工具，而光學讀取頭乃是光資 訊儲存系統技術發展中之關鍵技術，要求其輕量且體積小巧。為了達到25GB 高密度 藍光碟片的資訊存取且兼容於前期CD/DVD 光碟片，具有780/650/405 nm 光波長之光 源及光學鏡片模組須同時設計在目前藍光讀取頭中，如此設計之裝置增加光學讀取頭 體積及重量。因此如何縮小光學讀取頭尺寸為發展高密度光資訊儲存系統之重要課題。 本研究計畫主要目的在發展微細光學讀取頭的設計方法，研究將780/650/405 nm 光 波長之光源模組、光學鏡片模組及光偵測電路等組件與光學讀取頭分離，而以光纖傳 輸雷射光至物鏡，聚焦光點於碟片上，以讀取資料。此設計方式有兩大優點：一、減 少光學讀取頭體積及重量，由於光學讀取頭致動件部份只留下物鏡、光纖、線圈與磁 鐵，大幅縮減光學讀取頭外型尺寸。二、光源模組、光學鏡片模組及光偵測電路成為在 電路板上之固定件，因此其零組件無需特別縮小以能置入光學讀取頭中，使國內相關零組 件(尤其在藍光二極體模組)供應商無需受限於各光學讀取頭生產廠規定之尺寸。 日本SONY 公司於2005 年獲得光纖光學讀取頭設計之美國專利(6966707)，主要專 利權利為以 」場型分佈轉換光纖系統」 方法將雷射光傳輸至物鏡，此光學讀取裝置包括: 一光纖模組先將雷射二極體光源導入場型分佈轉換光纖，再將此光源轉換之另一核心 為雙折射之光纖。此雙折射光纖輸出再經由分光鏡及物鏡聚焦光點於碟片上，而碟片反 射光則經由分光鏡至光學感測器讀取資料。在此裝置中光纖作為將雷射光傳導至物鏡之 媒介，如此可將雷射二極體模組與光學讀取頭分離，已達到縮小體積之目標。然而此專 利所宣示之方式仍然保留分光鏡、光學感測器電路模組於光學讀取頭上，且需兩種不同 特性光纖接合。為突破此專利之限制及更簡化光學讀取頭零件，本研究計畫以 」偏極化 控制單模光纖干涉系統」 傳導光源，此光學裝置使用干涉量測方式以讀取碟片上之凹 點。雷射二極體經由鏡片傳導偏極化光源，經由聚焦模組將此偏極化光導入光偏極化 控制器之單模光纖，其功能相當於1/4 波片，而光纖輸出雷射光經由物鏡聚焦光點於碟 片上，凹點反射光則與光纖端面反射光產生干涉。此迴授干涉光再經光纖導回分光鏡轉 至光學感測器讀取訊號。此方法可將分光鏡及光學感測器再移出光學讀取頭，較SONY 公司專利方式可進一步縮小體積及減少零組件數。且只需單一光纖，無需接合。 本研究計畫分為三年執行，第一年先建立光纖傳導系統、架構三波長雷射光源與其功 率控制方式，研究不同光波長經由物鏡聚焦至碟片之光點及功率。第二年研究與設計光纖 與物鏡整合之驅動與數位伺服控制系統，並分析機構動態特性，以讀取光碟片上之凹點信 號。第三年將光學感測器讀取訊號與控制方式結合光碟機伺服控制IC 系統方案，以能 完整進行光碟機控制與解碼播放，並引入國內發展之之藍光二極體雷射模組。 本計畫研究微細光學讀取頭設計方式，縮減傳統光學讀取頭之體積、重量及增加光 傳導效率。而計畫執行之成果，可進一步將此微細光學讀取裝置朝向商品化設計應用研 究。