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2006-09-16 01:32 |
激光在光學(xué)讀取頭中的應(yīng)用
進入新世紀(jì)，半導(dǎo)體技術(shù)的進步使得成熟的數(shù)字技術(shù)滲透入所有電子產(chǎn)品領(lǐng)域。影像的數(shù)字化及其資料的壓縮技術(shù)也有長足的進步，其演算方法(algorithm)的標(biāo)準(zhǔn)化也有所進展。媒體內(nèi)容(media contents)的數(shù)字融合(digital fusion)，即多媒體化的應(yīng)用愈來愈寬。更大容量的儲存裝置已經(jīng)成為業(yè)界積極開發(fā)的首要產(chǎn)品。在目前的技術(shù)面、產(chǎn)業(yè)面、社會面而言，大家習(xí)以為常的音樂CD的數(shù)據(jù)版—光碟機(CD-ROM)被采用做為常規(guī)儲存媒體，確立其做為電腦的標(biāo)準(zhǔn)裝置的地位，做為多媒體時代的個人電腦儲存裝置，首先名稱能浮上臺面的是CD-ROM，目前又有更大容量的以及能夠重復(fù)讀寫的CD-RW和DVD刻錄裝置將逐漸取代CD-ROM而作為電腦的標(biāo)準(zhǔn)配置。但在這些裝置的小型化及降低成本方面，成為其關(guān)鍵的光學(xué)讀取頭零件已經(jīng)成為一個很大的課題。 5G!U'.gr
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目前市面上有關(guān)存儲裝置的的專用術(shù)語一個比一個多，但DVD的標(biāo)準(zhǔn)還是一個，那就是DVD激光頭技術(shù)。不同的激光頭技術(shù)直接決定DVD的性能和價格，也最終決定了碟片清晰度和讀盤效果。 g8+,wSE
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隨著技術(shù)革新，并且在半導(dǎo)體激光晶片(設(shè)備)持續(xù)普及于780nm域半導(dǎo)體激光設(shè)備的最新技術(shù)趨勢中，本文將以此為基礎(chǔ)，闡述適用于DVD格式的650nm域半導(dǎo)體激光設(shè)備的應(yīng)用趨勢。 &XRFX 5gP
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在當(dāng)前的DVD刻錄市場，目前主要有DVD-RAM、DVD-RW和DVD+RW等幾種不相容的可讀寫DVD標(biāo)準(zhǔn)。爲(wèi)了能夠形成一個統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，各大廠商們就達成了采用統(tǒng)一的藍色激光DVD標(biāo)準(zhǔn)的協(xié)定。CD、VCD采用波長爲(wèi)780nm的紅外激光，DVD采用波長爲(wèi)635nm～650nm的紅色激光。而藍色激光DVD標(biāo)準(zhǔn)卻采用的是波長爲(wèi)405nm的藍激光，其激光光束聚焦后的焦點直徑可成比例地縮小，使得光碟中資訊坑的長度縮短、間距縮小，從而提高記錄密度。 ^qqHq
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目前，光學(xué)讀取裝置專用半導(dǎo)體激光設(shè)備(激光元件)的市場需求，則以下列二大項目為代表： wWw/1i:|'
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(一)用于記錄型之用的高功率設(shè)備化。 z,|%?
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(二)用于播放型之用的低雜波、低耗電化。 t4_K>Mj+d
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高功率設(shè)備 O{#Cddt:r
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有鑒于光學(xué)讀取裝置市場的話題─CD-RW驅(qū)動裝置的成長，而轉(zhuǎn)換成大型記錄方式，而將這種方式與半導(dǎo)體激光元件的高輸出化直接連結(jié)在一起，尤其是日新月異的CD-RW驅(qū)動裝置的倍速競爭下，更加速了市場的拓展。此外，除了CD格式的記錄型之外，就連DVD記錄型也正式迎向市場的變化，因而讓高輸出化的設(shè)備需求正式邁入高度需求的階段。 LDEt., 6i
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半導(dǎo)體激光元件所采取的構(gòu)造是，用禁制域較大的半導(dǎo)體所形成的包層，夾住擁有相當(dāng)于發(fā)光波長之禁制域半導(dǎo)體所構(gòu)成之活性層的雙異性(double hetero)構(gòu)造，以便于在半導(dǎo)體基板上成長為積層構(gòu)造。再藉由這種雙異性構(gòu)造，形成出電位(potential)墻，讓注入的載體能有效鎖入活性層，以提升發(fā)光效率與進行激光振湯。 ;lH,b X~5
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記錄型光學(xué)讀取裝置 T DIOK
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記錄型光學(xué)讀取裝置所專用半導(dǎo)體激光所要求的特性，以及對光輸出具備高度可靠性的事項則列舉如下： R6Mxdm2P}
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(一)需對光輸出具備充分的可靠性，簡言之，就是要提高COD等級。 \a2oM$PX
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(二)所需的光輸出不發(fā)生曲折。 R9 /xC7l@
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(三)為了提升與透鏡之間的優(yōu)良結(jié)合效率，F(xiàn)FP（Far Field Patern：發(fā)光遠視野影像）則屬低縱橫比(aspect ratio)。 b *F~%K^i$
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(四)縮小光碟點的低像散現(xiàn)象。 UT<b v}(J
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低耗電設(shè)備 Q(5:~**I
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雖然在光學(xué)讀取裝置市場，已進入CD-RW等轉(zhuǎn)移成記錄型的市場，不過CD-ROM、CD Audio等播放型光學(xué)讀取市場，則屬于穩(wěn)定的市場。因此今后的Audio專用光學(xué)讀取裝置，預(yù)估將會陷入緩慢成長的階段。 D 2 :a
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播放型光學(xué)讀取裝置 q4GW=@eD
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播放型光學(xué)讀取專用半導(dǎo)體激光元件所要求的特性如下： B"8JFf}"q
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(一)屬于能承受開放型封裝體的高耐濕性晶片。 gQd=0"MV
二)在播放輸出上，屬于低雜波。 /Np"J
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(三)屬于低動作電力、高溫動作。 sx<+ *Trl
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近年來，由于播放型激光封裝體，從傳統(tǒng)的高氣密型封裝體轉(zhuǎn)移成開放型封裝體，因此高耐濕性晶片已成為必備要件。半導(dǎo)體激光晶片，一般都是用氧化鋁或氧化矽等電介體膜，鈍化光射出面的晶片端面。這種鈍化膜會阻絕外氣與晶片端面，并隨著激光發(fā)光以防止端面氧化，且具有確保長期可靠性的功能。但是這種電介體膜，會因存在于膜中的懸掛鏈(dangling bond)，而出現(xiàn)會與水份產(chǎn)生反應(yīng)而變質(zhì)的問題。 ;=VK _3"
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低雜波化與低耗電性 [{p?BTs
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以光學(xué)讀取裝置來說，從光碟反射回來的光，會返回半導(dǎo)體激光晶片的發(fā)光點，因此用半導(dǎo)體激光晶片內(nèi)部諧振器與讀取裝置的光程（從激光到光碟，再返回激光的來回路程）所構(gòu)成的外界諧振器會構(gòu)成出復(fù)合諧振器，而產(chǎn)生巨大的雜波。這些雜波對策，則被要求在半導(dǎo)體激光端內(nèi)實施。但是，半導(dǎo)體激光的返回光雜波對策，會引起擴大驅(qū)動電流與驅(qū)動溫度特性惡化的問題。 Ed&,[rC
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(a)低雜波型 ym*#ZE`B!
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為了將光鎖入形成波導(dǎo)體的線條中，而在電流區(qū)塊層上采用了光吸收媒介元件。在780nm半導(dǎo)體激光上，則將GaAs視為電流區(qū)塊層，它可讓線條外能接受電流區(qū)塊層的強烈光吸收，而讓光難以滲入線條外，并可阻絕不必要的自然發(fā)光成份。反之，藉由電流區(qū)塊層與活性層之間的適當(dāng)距離，則可發(fā)揮出讓光滲入線條外的作用。只要采用極精密膜厚的控制手法，就可同時成立出關(guān)系呈現(xiàn)背道而馳現(xiàn)象的作用。如此一來就可實現(xiàn)-130dB/Hz以下的相對雜音強度，進而形成出符合低雜波要求的光學(xué)讀取裝置構(gòu)造。 JeTrMa
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