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激光头特点及光盘信息读取原理 电子信息工程付渊 1 激光头的结构特点 DVD视盘机激光头基本要求 1 向下兼容CD和VCD CD VCD盘的信息层在离盘面1 2mm处 DVD光盘信息层处于盘面0 6mn处 两者焦距不同 要实现兼容 激光头必须能改变焦距 2 需要光束大小不一样 DVD光盘的纪录密度大 需要更小的光束读信息 故DVD激光头采用了波长为650nm的激光器和数值孔径较大 NA 0 6 的物镜 2 通常采取的技术 1 单束双镜激光头 东芝方案 有两组聚焦镜 针对不同盘片选取聚焦镜 3 特点 需变换聚焦镜 读片速度较慢 频繁更换镜片可能会使机械故障率提高 单束双镜激光头读DVD和VCD CD盘示意图 4 2 单镜双束激光头激光头由一个物镜与两个 780nm与650nm 激光器构成 又称 双波长 激光头 采用有波长选择性的光学器件与物镜组合来实现调整物镜数值孔径的方法 达到 单镜双束 DVD激光头向下兼容VCD CD的目的 5 3 单束单镜激光头单激光头 单聚焦镜 双聚焦点方案 它采用特制的全息综合透镜 通过透镜中间的激光束形成CD VCD的聚焦点 通过透镜边缘的激光形成DVD的聚焦点 特点 具有较快的读片速度 系统具有较长的使用寿命 光利用率低 6 4 光圈型单束单镜激光头物镜前面安装液晶光圈 受电压控制改变光圈大小 配合物镜调节数值孔径 使透过物镜光束的焦距发生变化 液晶透光 光圈大 光束焦点近 供DVD播放用 反之光圈小 焦点远 供VCD CD播放用 7 5 双束双镜激光头双光束双聚焦镜激光头 等于是两套独立的信号拾取系统 当盘片进入后 通过双激光头检索 读出盘片格式 是VCD CD 由负责VCD CD的激光头独立工作 专门读取DVD盘片的激光头停止工作 读DVD盘片时 负责VCD CD的激光头停止工作 优点 能得到最佳的信号质量 激光头使用寿命得到保证 相当于两倍激光头的使用寿命 成本高 读片速度慢 机械故障率高 8 注 随着技术的发展 影响激光头寿命的主要因素发生了变化 通过对发生故障的激光头解析实例统计发现 绝大部分故障都是在激光管未损坏之前由于其它零部件的损坏造成的 双激光头由于机械结构复杂 故障率明显高于单激光头 单激光头可靠性高 而且激光头质量小 重量轻 工作时驱动电流小 整机能耗低 发热量小 工作稳定 因此 无论从经济角度还是从实用方面 单激光头都是DVD机激光头的主流产品 9 2019 12 31 10 光盘信息及读取原理 光盘信息以坑槽的形式刻录在光盘信息面上 形成一圈圈的信息纹迹 DVD光盘信息纹迹的间距为0 74 m 一张光盘约有4万5千条信息纹迹 如图示 DVD光盘的信息结构 11 1 DVD光盘规格DVD光盘的规格见表 12 2 光盘信息读取原理激光唱片的片基是折射率为1 5的聚碳酸酯塑料 信息面 坑槽 蒸发一层铝作为反射层 光盘信息读取原理图 13 读取信息时 激光束聚焦到信息面上 并扫描唱片信迹 反射回来的光束被唱片上的坑槽所调制 即反射激光束包含了唱片上记录的信息 此激光束被光电检测器接收 将光信号转变成电信号 完成唱片信号的读取 光盘信息读取原理图 14 光盘凹坑的深度为0 11 m 透过聚碳酸酯层 折射率n 1 5 的光学高度为0 11 m 1 5 0 165 m 大约相当于激光波长的 4 凹坑反射光与入射光的光程差为 2 即反相 当光束落在凹坑时 反射光与入射光相位相反 因此互相抵消 此时约有30 被反射 当光束落在镜面时 反射光与入射光相位相同 几乎100 被反射 光盘信息读取原理图 15 激光束扫描镜面时 光束几乎全部反射至光检测器 输出高电平 激光束扫描坑槽时 只有少量光束被反射 输出低电平 激光束到达唱片表面时 其直径大约为lmm 光束经过折射率为1 5的透明层到达反射层 聚焦在坑槽上时 光束直径减小到l m 因此 唱片表面轻微的损伤不会影响读出精度 光盘信息读取原理图 16 小结 1 激光头结构特点有单束双镜激光头 单镜双束激光头 单束单镜激光头 光圈